56
FOTONAPONSKI SUSTAVI Priručnik Ovaj projekt financira Europska unija Ova publikacija izrađena je uz pomoć Europske unije. Za sadržaj ove publikacije odgovorna je Srednja škola Oroslavje i ne odražava stavove Europske unije. Ljubomir Majdandžić

Ljubomir Majdancic Handbook Fotonapon

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Ljubomir Majdancic Handbook Fotonapon

Europska komisija izvršno je tijelo EU.

Više o projektu na www.ipa-oie.com

FOTONAPONSKI SUSTAVI

Instrument pretpristupne pomoći Obnovljivi izvori energije

Instrument pretpristupne pomoći (eng. Instrument for

Pre-Accession Assistance – IPA) pretpristupni je program

za razdoblje od 2007. do 2013. godine koji zamjenjuje

dosadašnje programe CARDS, Phare, ISPA i SAPARD.

Osnovni ciljevi ovog programa su pomoć u izgradnji

institucija i vladavine prava, ljudskih prava, uključujući

i temeljna prava, prava manjina, jednakost spolova i

nediskriminaciju, administrativne i ekonomske reforme,

ekonomski i društveni razvoj, pomirenje i rekonstrukciju

te regionalnu i prekograničnu suradnju.

IPA Komponenta IV Razvoj ljudskih potencijala

doprinosi jačanju gospodarske i socijalne kohezije, te

prioritetima Europske strategije zapošljavanja u području

zapošljavanja, obrazovanja, stručnog osposobljavanja i

socijalnog uključivanja.

Europsku uniju čini 27 zemalja članica koje su odlučile

postupno povezivati svoja znanja, resurse i sudbine.

Zajednički su, tijekom razdoblja proširenja u trajanju

od 50 godina, izgradile zonu stabilnosti, demokracije

i održivog razvoja, zadržavajući pritom kulturalnu

raznolikost, toleranciju i osobne slobode. Europska

unija posvećena je dijeljenju svojih postignuća i svojih

vrijednosti sa zemljama i narodima izvan svojih granica.

Priručnik

Ovaj projekt financira Europska unija

Ova publikacija izrađena je uz pomoć Europske unije. Za sadržaj ove publikacije odgovorna je Srednja škola Oroslavje i ne odražava stavove Europske unije.

Ljubomir Majdandžić

Page 2: Ljubomir Majdancic Handbook Fotonapon

IPA Komponenta IV – Razvoj ljudskih potencijala Program Europske unije za Hrvatsku Instrument pretpristupne pomoći – Obnovljivi izvori energije

Project financed by the European UnionIMPLEMENTATION OF NEW CURRICULA: Increasing knowledge and information on Renewables

Projekt je financiran sredstvima Europske unijeIMPLEMENTACIJA NOVIH KURIKULUMA: Povećanje znanja i informacija o obnovljivim izvorima energije

Provedbeno tijelo: Agencija za strukovno obrazovanje i obrazovanje odraslih, Odjel DEFCO

Nositelj projekta: Srednja škola Oroslavje

Partneri na projektu: Tehnička škola Ruđera Boškovića u Zagrebu Grad Oroslavje

Stručni suradnici: Darko Cobović, dipl. ing. Goran Nuskern, dipl. ing.

Autor:Doc. dr. sc. Ljubomir Majdandžić, dipl. ing. HSUSE – Hrvatska stručna udruga za sunčevu energiju

Izdavač: Tehnička škola Ruđera Boškovića u Zagrebu Srednja škola Oroslavje

Tehnički urednik: Mario Lesar, graf. ing.

Dizajn i promocija: Culmena d.o.o.

Web adresa:www.ipa-oie.com

Page 3: Ljubomir Majdancic Handbook Fotonapon

Sadržaj

1. UVOD ............................................................................................. 1

2. FIZIKALNE OSNOVE ......................................................................... 6

2.1. Kristali i podjela ............................................................................ 6 2.1.1. Čisti poluvodiči ....................................................................... 7 2.1.2. Poluvodiči s primjesama ............................................................. 8

2.2. Poluvodička dioda (PN spoj) .............................................................. 9

2.3. Solarne ćelije ............................................................................. 10 2.3.1. Početak razvoja solarnih ćelija ..................................................... 10 2.3.2. Fotonaponski efekt ................................................................. 11 2.3.3. Izravna pretvorba sunčeva zračenja u električnu energiju ........................ 11

2.4. Izrada solarnih ćelija ..................................................................... 13

3. SOLARNI FOTONAPONSKI SUSTAVI ................................................... 17

3.1. Samostalni fotonaponski sustavi ......................................................... 17 3.1.1. Hibridni fotonaponski sustavi ...................................................... 18

3.2. Fotonaponski sustavi priključeni na javnu elektroenergetsku mrežu preko kućne instalacije ........................................................... 19

3.2.1. Fotonaponski sustavi priključeni na javnu elektroenergetsku mreže preko kućne instalacije snage do 30 kW ................................... 21

3.2.2. Fotonaponski sustavi priključeni na javnu elektroenergetsku mrežu preko kućne instalacije snage od 30 kW do 100 kW ...................... 21

3.2.3. Fotonaponski sustavi priključeni na javnu elektroenergetsku mrežu preko kućne instalacije snage veće od 100 kW ............................ 22

3.3. Fotonaponski sustavi izravno priključeni na javnu elektroenergetsku mrežu .......... 22 3.3.1. Fotonaponski sustavi izravno priključeni na javnu elektroenergetsku

mrežu snage do 10 MW ............................................................ 23 3.3.2. Fotonaponski sustavi izravno priključeni na javnu elektroenergetsku

mrežu snage od 10 MW do 30 MW ................................................ 23 3.3.3. Fotonaponski sustavi izravno priključeni na javnu elektroenergetsku

mrežu snage veće od 30 MW ...................................................... 24

3.4. Ugradnja fotonaponskih modula od tankog filma ....................................... 24

3.5. Fotonaponski moduli na pročelju građevina ............................................ 25

3.6. Stakleni krovovi građevina s fotonaponskim modulima ................................ 26

3.7. Nadstrešnice za vozila od fotonaponskih modula ....................................... 28

Page 4: Ljubomir Majdancic Handbook Fotonapon

3.8. Fotonaponski moduli ugrađeni na autocestama .......................................... 28

3.9. Fotonaponski moduli na zaštićenim spomenicima kulture .............................. 28

3.10. Fotonaponski sustavi u Republici Hrvatskoj priključeni na javnu elektroenergetsku mrežu preko kućne instalacije ........................................ 29

3.11. Potrebna površina za proizvodnju električne energije iz fotonaponskih sustava ....... 30

3.12. Sigurnosna zaštita fotonaponskih sustava ................................................ 32 3.12.1. Gromobranska instalacija ........................................................... 32 3.12.2. Izjednačenje potencijala ............................................................. 33 3.12.3. Odvodnici prenapona ............................................................... 34 3.12.4. Uzemljivači i sustavi uzemljenja ................................................... 35

3.13. Fotonaponski sustavi u Europi i svijetu .................................................. 35

4. PRORAČUN FOTONAPONSKOG SUSTAVA S EKONOMSKOM ANALIZOM .... 38

4.1. Programi za simulaciju, dimenzioniranje i oblikovanje fotonaponskih sustava ........ 38

4.2. Ekonomska analiza i povrat investicije u fotonaponski sustav .......................... 40

DODATAK ......................................................................................... 43

Karte ozračenosti vodoravne plohe ukupnim sunčevim zračenjem u Republici Hrvatskoj

Page 5: Ljubomir Majdancic Handbook Fotonapon

1. Uvod

Sunce je glavni izvor elektromagnetskog zračenja koje prolazi atmosferom i neiscrpan je obnov-ljivi izvor energije. Ono daje energiju koja održava život, pokreće atmosferu i različitim sustavi-ma gibanja oblikuje vrijeme i klimu.

Danas se smatra da je Sunce nastalo od nakupine međuzvjezdanog plina koja se počela saži-mati zbog gravitacijskog privlačenja. To je prouzročilo rast temperature te se prvotni izvor energi-je naziva gravitacijsko sažimanje. Zbog zagrijavanja je plin počeo zračiti i nastalo je "prasnuće". Potvrdu takve hipoteze možemo naći u zvijezdama koje tek nastaju u oblacima međuzvjezdanog plina (tzv. protozvijezde). Kako se "prasnuće" sažimalo, u jezgri je rasla gustoća i temperatura, pa su u određenoj fazi sažimanja nastali uvjeti za početak termonuklearne fuzije vodika u helij. Tako je stvoren nov izvor energije, Sunce.

Plin koji se u nuklearnim reakcijama počeo još više zagrijavati, dostigao je dovoljan pritisak da izbalansira gravitacijsko privlačenje i tako zaustavi daljnje sažimanje. Tim procesom nastalo je Sunce. Procjene starosti Sunca pokazuju da se to zbilo prije oko 5 milijardi godina, a ostaje mu još toliko dok ne potroši sav raspoloživi vodik za fuziju, što je oko 10 % ukupne količine vodika na Suncu.

O tome kako su još uvijek burne reakcije na Suncu najbolje govori podatak da svake sekunde sa sunčeve površine u obliku solarnog vjetra odlazi 3 000 tona. Ako bi na taj način sa Sunca otišla cjelokupna tvar, bilo bi potrebno 200 000 milijardi godina. Tako dobivena ogromna količina energije, termonuklearnim reakcijama u unutrašnjosti Sunca, ne samo da je stvorila nužne uvjete za nastanak i razvoj životnog ciklusa na Zemlji, nego nam je podarila i zalihe energije kojima se svakodnevno koristimo kao što su ugljen, nafta i prirodni plin.

Uzmemo li u obzir da Sunce samo u jednoj sekundi oslobodi više energije nego što je naša ci-vilizacija tijekom svojeg razvoja iskoristila, važnost istraživanja energije Sunca i pretvorbe ener-gije sunčeva zračenja u korisne oblike energije poprima sasvim novu dimenziju s velikom mogućnošću rješavanja problema energetske krize, koja je u svijetu sve prisutnija.

Na slici 1.1. prikazano je godišnje sunčevo zračenje na površini Zemlje u usporedbi s godišnjom potrošnjom energije u svijetu, te zalihama fosilnih (ugljen, nafta, plin) i nuklearnih goriva (uran).

godišnje sunčevozračenje

zalihe ugljena

zalihe nafte

zalihe urana

zalihe plina

godišnja potrošnja energije u svijetu

godišnje Sunčevo zračenje

Slika 1.1. Godišnje sunčevo zračenje na površini zemlje u usporedbi sa zalihama

fosilnih i nuklearnih goriva te godišnjom potrošnjom energije u svijetu (Izvor: Njemačka udruga za sunčevu energiju – Deutschen Gesellschaft für Sonnenenergie e.V)

Ljubomir Majdandžić: Fotonaponski sustavi [Priručnik] 1

Page 6: Ljubomir Majdancic Handbook Fotonapon

Snaga sunčevog zračenja iznosi oko 3,8⋅1023 kW, odnosno 3,3⋅1027 kWh/god., od čega samo mali dio stigne na zemlju pod prostornim kutom od 32', odnosno 0,53°. Do vrha Zemljine atmos-fere dolazi samo pola milijarditog dijela emitirane energije, tj. oko 1,75⋅1014 kW ili 1,53⋅1018

kWh/god. Ta snaga prelazi više od 100 000 puta snagu svih elektrana na zemlji kad rade punim kapacitetom. Ogromna je količina energije od sunčeva zračenja. Manje od jednog sunčanog sata dovoljno je da pokrije cjelokupnu potrebu za energijom gotovo 6,5 milijardi ljudi koji žive na ovom planetu. (Prikazano malom plavom kockicom na slici 1.1.)

Slika 1.1. zorno pokazuje prirodni potencijal energije sunčeva zračenja. To je velika žuta koc-ka, koja je 50 puta veća od zbroja svih zaliha fosilnih i nuklearnih goriva. Trenutačno je tehnički potencijal energije sunčeva zračenja još uvijek veći od svjetske potrošnje energije, koja je prika-zana malom plavom kockicom.

Unatoč tome da se oko 30 % energije sunčeva zračenja reflektira natrag u svemir, još uvijek Zemlja od Sunca godišnje dobiva oko 1,07·1018 kWh energije, što je nekoliko tisuća puta više ne-go što iznosi ukupna godišnja potrošnja energije iz svih primarnih izvora.

Energija koju su apsorbirale atmosfera ili površina Zemlje, pretvara se u toplinsku energiju. Oko 23 % potroši se za isparavanje i nastajanje oborina u atmosferi, a ostatak, oko 47 %, primi Zemlja u obliku ogromne količine energije. Zagrijavanje prouzrokuje isparavanje vodenih površi-na, stvara vjetrove i morske struje i, što je najvažnije, omogućuje život.

Zanimljivo je da se tek tisućitim dijelom energije, koja dolazi do tla, koriste biljke u procesu fotosinteze za nastajanje biomase, a čovječanstvo se uglavnom koristi energijom koju su biljke skupljale milijunima godina i to kroz eksploataciju nafte, ugljena ili prirodnog plina. Neznatan dio energije sunčeva zračenja uzrokuje nastajanje valova i vodenih strujanja u morima i oceanima te stvaranje vjetra i zračnih strujanja u atmosferi, a također i zanemariv dio služi u fotosintezi za pro-izvodnju biomase. Udio sunčeve energije na kopnenoj površini iznosi samo jednu petinu, a osta-tak sunčeve energije apsorbiraju mora i oceani.

Zbog toga kažemo da su svi izvori energije, osobito obnovljivi, samo različite pretvorbe i ob-lici energije sunčeva zračenja. (Slika 1.2.)

Slika 1.2. Različite pretvorbe i oblici energije sunčeva zračenja

Činjenica je da su konvencionalni izvori energije (ugljen, nafta, plin, nuklearna goriva) ogra-ničeni i iscrpljivi, a energetski sektor većim je dijelom uzrok emisije SO2, NOx, te osobito stakle-ničkog plina ugljikova dioksida CO2, koji najvećim dijelom doprinosi globalnom zatopljenju i klimatskim promjenama. Stoga je prijeko potrebno osigurati sklad suvremenog načina čovjekova života i stupnja tehnološkog napretka, tehnocivilizacije 21. stoljeća, s prirodom i održivim razvo-jem, za dobrobit sadašnjih i budućih naraštaja.

Implementacija novih kurikuluma: Povećanje znanja i informacija o obnovljivim izvorima energije2

Page 7: Ljubomir Majdancic Handbook Fotonapon

Upravo zbog gore navedenih spoznaja energija se mora dobivati iz novih izvora energije, kao što su sunčeva energija, energija vjetra, energija malih vodotoka, geotermalna energija, energija biomase i otpada, energija plime i oseke, energija morskih struja i morskih valova, vodika i sl., što je važno za gospodarski i energetski sustav svake zemlje. Prijeko je potrebno da ti novi izvori energije budu u skladu sa zaštitom okoliša i održivim razvojem bez emisije štetnih tvari.

Kako sa stajališta održivog razvoja u energetici moraju biti usklađeni ekonomski i ekološki ci-ljevi društva, ovom se knjigom želi ukazati na to kako se upravo korištenjem sunčevom energije može dobiti dovoljna količina prijeko potrebne energije. Tako će se ostvariti gospodarski rast bez narušavanja ekološkog sustava, kao prirodne zajednice svih živih bića ovog planeta, a prije svih čovjeka. To ćemo i praktično pokazati.

Sunčeva energija bi, kao izrazito prihvatljiv obnovljivi izvor energije, u bliskoj budućnosti mogla postati glavni nositelj ekološki održivoga energetskog razvoja. Zbog toga se intezivno is-tražuju novi postupci i procesi pretvorbe sunčeve energije u električnu, toplinsku ili energiju hla-đenja, što će biti objašnjeno u sljedećim poglavljima ove knjige.

Konačno, uzmemo li u obzir visoku cijenu klasične energije, a i cijena barela nafte učestalo raste, stoljetno crpljenje tradicionalnih fosilnih izvora energije, te sve strože ekološke zakone i propise, možemo zaključiti kako će korištenje sunčeve energije, uz zaštitu okoliša, postati posao budućnosti.

Tehnički potencijal energije sunčeva zračenja koji padne na neku građevinu (zgradu), slika 1.3., nekoliko je puta veći od potreba takve zgrade za energijom. Na tržištu već postoje tehnički uređaji i oprema kvalitetne tehničke razine, s prihvatljivom cijenom, za pretvorbu energije sunče-va zračenja u električnu, toplinsku ili u energiju hlađenja. Time je postignuta udobnost boravka u takvoj zgradi, smanjen je uvoz energenata, osigurana je sigurna opskrba i znatno je smanjen nega-tivan utjecaj na okoliš iz energetskog sektora.

Slika 1.3. Ogroman potencijal energije sunčeva zračenja pada na svaku građevinu

Različite su procjene o korištenju sunčeve energije u Hrvatskoj. Neke su pesimistične, druge suviše optimistične, ali zajedničko im je da će se povećati njihov udio u budućoj energetskoj pot-rošnji. Također je sigurno, što se više novca i truda uloži u razvoj i potporu toj tehnologiji, bit će

Ljubomir Majdandžić: Fotonaponski sustavi [Priručnik] 3

Page 8: Ljubomir Majdancic Handbook Fotonapon

djelatvornija njihova primjena, što u konačnici vodi otvaranju novih radnih mjesta u malim i sred-njim poduzećima. Mnoge su zemlje izradile, i prihvatile, ostvarenje takvih rješenja i ulaganja kao opću korist i gospodarski isplativo ulaganje, posebno nakon ubrzanoga tehnološkog razvoja i nji-hove masovne primjene.

Nažalost, trenutačno se Republika Hrvatska, iako ima izrazito povoljne uvjete za uporabu sun-čeve energije, i to neusporedivo povoljnije od mnogih drugih zemalja, nalazi na samom dnu Eu-rope po ugrađenom broju takvih sustava, te se može reći da u Hrvatskoj nije iskorištena kompara-tivna prednost u pogledu pretvorbe energije sunčeva zračenja u električnu, toplinsku ili energiju hlađenja.

Teoretski potencijal energije sunčeva zračenja daleko je veći od ostalih obnovljivih izvora energije, kao na primjer biomase, vodenih snaga i snage vjetra, koji su također samo posljedica ili neki oblik pretvorbe sunčeve energije.

Tehnički iskoristiv potencijal sunčeve energije, dakle onaj koji se danas tehnički i tehnološki može iskoristiti za pretvorbu energije sunčeva zračenja u električnu, toplinsku ili energiju hlađe-nja, još je uvijek veći od ukupne svjetske potrošnje energije. (Slika 1.4.)

600

100 100 30

0

100

200

300

400

500

600

1Sunčevo zračenje biomasa vodena snaga snaga vjetra

teoretski potencijal, EJ/god. 2 500 000 100 000 158 100

tehnički iskoristiv potencijal, EJ/god.

EJ = 1018 J = 280 TWh = 280 ⋅ 109 kWh

Slika 1.4. Teoretski i tehnički potencijal obnovljivih izvora energije

Temeljem pouzdanih simulacija potrošnje energije procjenjuje se da će ukupna potrošnja energije u 2050. godini iznositi oko 1190 EJ. Zanimljivo je da će udio obnovljivih izvora energije, vjerojatno prvi put, biti veći od konvencionalnih (klasičnih) izvora energije. (Slika 1.5.)

S obzirom na to da se energetika 21. stoljeća temelji na obnovljivim izvorima energije, uz stroge ekološke mjere, predviđeni scenarij korištenja primarnom energijom 2100. godine uglav-nom će se sastojati od kombinacije (različitih) čistih izvora energije među kojima sunčeva energi-ja ima vodeću ulogu. (Slika 1.6.)

Za Republiku Hrvatsku je od iznimne važnosti korištenje sunčeve energije i ona mora biti živo zainteresirana za taj obnovljivi izvor energije te ući u područje znanja i mudrosti korištenja sunče-vom energijom kao što je to u zemljama Europske unije.

Implementacija novih kurikuluma: Povećanje znanja i informacija o obnovljivim izvorima energije4

Page 9: Ljubomir Majdancic Handbook Fotonapon

Hrvatska je zemlja raznolikog prirodnog bogatstva i ljepote, još uvijek čistog okoliša, čiste vode i zraka te čistog mora, s 1185 velikih i malih otoka. Stoga opskrba električnom energijom pomoću fotonaponskih modula i toplinske energije za grijanje i pripremu potrošne tople vode po-moću solarnih toplinskih sustava, nema alternative, poglavito za male i velike otoke, priobalje, zaobalje, a i cijelu Hrvatsku.

0

100

30

310

50

435

135

565

380

565

620 570

0

100

200

300

400

500

600

700

1 2 3 4 5 6

obnovljivi izvori energijekonvencionalni izvori energije

1960 1980 2000 2020 2040 2060

potro

šnja

ene

rgije

, EJ

EJ = 1018 J = 280 TWh = 280 ⋅ 109 kWh

Slika 1.5. Rast obnovljivih izvora energije i udio u ukupnoj potrošnji energije do 2060.godine

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

1000

nafta ugljen plinhidroelektrane biomasa (tradicionalno) biomasa (suvremeno) vjetroelektrane sol. termoelek. i fotonapon solarni kolektori ostali obnovljivi izvori geotermalna

EJ/goEJ = 1018 J = 280 TWh = 280 ⋅ 109 kWh

Slika 1.6. Predviđeni scenarij korištenja primarnom energijom 2100. godine

Ljubomir Majdandžić: Fotonaponski sustavi [Priručnik] 5

Page 10: Ljubomir Majdancic Handbook Fotonapon

2. Fizikalne osnove

2.1. Kristali i podjela Kristali su čvrsta tijela sastavljena od atoma, iona ili molekula u kojima se ponavlja njihov trodi-menzionalni raspored s pravilnom međusobnom udaljenošću tvoreći tzv. kristalnu rešetku. Kristali sa savršeno pravilnom rešetkom idealizacija su dok je u realnoj kristalnoj rešetki geometrijska pravilnost narušena raznim utjecajima (npr. toplinskim, klizanjem i sl.). Promjena strukture utječe na mehanička, toplinska, električna i magnetska svojstva kristala.

Materijali važni za izradu fotonaponskih solarnih ćelija mogu doći u obliku monokristala, po-likristala (multikristala) ili kao amorfne tvari. Ako se čitav aktivni obujam ćelija sastoji od samo jednog kristala, onda je takva ćelija monokristalna. Ako se u procesu rasta kristala većih dimenzi-ja formira više kristala (obično zajednički orijentiranih), i iz takva kristalnog bloka izreže pločica za izradu solarne ćelije, onda takve ćelije nazivamo polikristalnim ili multikristalnim.

Amorfne tvari ne posjeduju pravilan raspored atoma duljeg dosega kao kristali. Obično nasta-ju ako se rastaljeni materijal vrlo brzo hladi, tako da se molekule ne stignu organizirati u termodi-namički stabilnija kristalna stanja. Drugi je način da se pravilna kristalna rešetka nekog materijala ošteti vanjskim utjecajem, npr. usađivanjem (implantacijom) ubrzanih iona koji ih, zbog sudara s atomima mete, izbacuju iz čvorova rešetke. Pritom će površinski slojevi mete postati amorfni sa-mo ako je temperatura mete previše niska da bi izbačeni atomi kasnije mogli difundirati natrag na svoje početne položaje.

Industrijski su važnije tehnologije dobivanja tankih amorfnih filmova putem depozicije ras-prašivanjem ("sputtering") ili depozicijom iz pare kemijskih reaktanata (CVD) na neke površinu podloge. Ako se temperatura podloge drži dovoljno niskom, deponirani atomi na površini neće imati dovoljno energije da difundiraju uzduž površine i nađu na njoj mjesto s uređenom kristal-nom strukturom. Svaka od ovih tehnika depozicije ima specifičnu temperaturu podloge, ispod koje se dobiva amorfni film, a naprotiv, zagrijavanjem na više temperature, amorfne tvari prela-ze u polikristalne.

Ako je veličina kristalića vrlo mala (ispod 2 nm), teško je razlikovati kristalnu od amorfne fa-ze, jer i amorfne tvari imaju neki pravilan raspored atoma na malu udaljenost (ispod 5 nm). U graničnom području, između ove dvije faze, nalazi se, posebno kod tankih slojeva silicija, tzv. nanokristalna faza (nc-Si) ili mikromorfni materijal. Ona također ima amorfnu fazu, ali se unutar amorfne faze nalaze i sitna kristalna zrnca.

Nanokristalni silicij je jedan od materijala budućnosti za izradu solarnih ćelija. Ima povolj-nija svojstva od amorfnog silicija (a-Si) zbog veće pokretljivosti elektrona, povećane apsorpcije fotona u crvenom i infracrvenom području sunčeva spektra i, što je još važnije, zbog znatno ve-će otpornosti prema degradaciji svojih fotoelektroničkih svojstava. Vrlo je povoljno da se takav materijal može proizvesti samo mijenjamjem proizvodnin parametara u postojećim pogonima za depoziciju a-Si, metodom CVD, stimuliranom plazmom (PECVD), pri razmjerno niskim tempe-raturama.

Prema sposobnosti provođenja električne struje materijale možemo podijeliti na vodiče (meta-le), poluvodiče i izolatore. Ovdje specifična električna vodljivost može poprimiti veoma velik ras-pon te za dobre vodiče kao što su metali ona iznosi od 106 do 108 Ω-1m-1, kod izolatora od 10-20 do 10-8 Ω-1m-1, a za poluvodiče je između ovih vrijednosti, tj. od 10-7 do 105 Ω-1m-1.

Širina zabranjenog pojasa energija, odnosno energijska širina zabranjene vrpce (Eg) kod polu-vodiča iznosi oko 1 eV, kod metala ispod ove vrijednosti, a kod izolatora je veća od 6-10 eV. Kod izolatora je valentni pojas ispunjen elektronima, vodljivi je pojas prazan i ne postoji gibanje elek-tričnog naboja primjenom električnog polja. Najviši pojas energija kod metala samo je djelomično

Implementacija novih kurikuluma: Povećanje znanja i informacija o obnovljivim izvorima energije6

Page 11: Ljubomir Majdancic Handbook Fotonapon

ispunjen, ili puni pojasevi prekrivaju jedan prazni, a postoji barem jedan valentni elektron po ato-mu u tim pojasevima. Ti se elektroni mogu slobodno gibati u električnom polju, a kako postoje u velikom broju, električna vodljivost je velika.

Stanje kod poluvodiča slično je onome kod izolatora, osim što su tamo u značajnijem broju uvedeni dodatni elektroni i šupljine u kristalu, ali još uvijek manjem od broja prisutnih atoma, pa je tako i njihova vodljivost manja nego kod metala (vodiča).

Električni vodič je materijal koji obiluje slobodnim elektronima pa stoga dobro provodi elek-tričnu struju. Električni vodiči mogu biti metali (zlato, srebro, bakar, aluminij i dr.), ugljen za čet-kice elektromotora i elektroliti (otopine soli, kiselina i lužina).

Električni su izolatori materijali koji gotovo nemaju slobodnih elektrona pa stoga ne provode električnu struju. Električni izolatori mogu biti neorganskog (porculan, staklo, mramor, azbest i dr.) ili organskog podrijetla (guma, papir, prešpan, fiber, pamuk, PVC masa i dr.).

2.1.1. Čisti poluvodiči Čisti su poluvodiči oni koji se sastoje od atoma samo jednog elementa, bez ikakvih primjesa, ili koji sadrže tako malo primjesa (nečistoća) da one ne utječu na njihove karakteristike. Atomi u kri-stalnoj rešetki poluvodiča povezani su međusobno kovalentnom vezom.

Na slici 2.1. prikazan je energijski dijagram čistog poluvodiča. Na termodinamičkoj nuli va-lentna je vrpca popunjena elektronima, a vodljiva vrpca je prazna. Između valentne i vodljive vrp-ce nalazi se energijska širina zabranjene vrpce poluvodiča Eg. O širini te vrpce ovise različita svojstva poluvodiča.

elektron šupljina

vodljiva vrpca

valentna

Eg

T= 0 K T > 0 K

Slika 2.1. Energijski dijagram čistog poluvodiča

Pri temperaturama većim od 0 K termičkom pobudom se oslobode elektroni iz međuatomskih veza. Time se istodobno stvore parovi elektron-šupljina s jednakim brojem elektrona u vodljivoj vrpci i šupljina u valentnoj vrpci (slika 10.2.). To znači da je u čistom poluvodiču broj šupljina u valentnoj vrpci jednak broju elektrona u vodljivoj vrpci.

Ako se primijeni električno polje, oni će se gibati u suprotnim smjerovima. Ako se susretnu, elektron će popuniti kovalentnu vezu i pasti u valentni pojas. Taj se proces naziva rekombinacija. Što je temperatura viša, povećat će se njihov broj i električna vodljivost. Također i pri sobnoj temperaturi mogu elektroni iz valentne vrpce prelaziti u vodljivu. Kako je koncentracija elektrona jednaka koncentraciji šupljina, njihov je umnožak za određeni poluvodič konstantan i ovisi samo o temperaturi.

Osim toplinskom uzbudom elektroni mogu prelaziti iz valentne vrpce u vodljivu, ozračiva-njem elektromagnetskim valovima (apsorpcija fotona) ili radioaktivnim zračenjem. Energija fotona pritom mora biti veća od širine zabranjenog pojasa Eg. Tako uzrokovana vodljivost nazi-va se fotovodljivost.

Ljubomir Majdandžić: Fotonaponski sustavi [Priručnik] 7

Page 12: Ljubomir Majdancic Handbook Fotonapon

Raspodjelu elektrona u dopuštene nivoe opisuje Fermijeva funkcija:

( ) ( )f

1e 1E E kT

f E−

=+

gdje je: E – energija dopuštenog stanja, J Ef – Fermijeva energija, J k – Boltzmannova konstanta, (1,3806·10-23 J/K) T – termodinamička temperatura, K

2.1.2. Poluvodiči s primjesama Ako se čistom poluvodiču (npr. Si) dodaju primjese, onda se od čistog silicija dobije p-tip odnos-no n-tip poluvodiča. Atomi primjesa imaju 3, odnosno 5 valentnih elektrona.

Ako se atom silicija (Si) u kristalnoj rešetki zamijeni peterovalentnim atomom fosfora (P), njegova četiri valentna elektrona popune kovalentne veze s ostalim atomima silicija. Peti elektron u suvišku neće biti zadržan u kemijskoj vezi, jer za njega na raspolaganju nema praznih stanja, pa ga jedino atom fosfora još privlači slabom kulonskom vezom koja se lako prekida, npr. termičkom pobudom (agitacijom). Taj elektron udaljen od atoma fosfora ima na raspolaganju samo slobodna stanja u pojasu vodljivosti, a ostavlja primjesu fosfora jednostruko pozitivno nabijenom. Potrebna energija za odvajanje elektrona zove se energija za ionizaciju primjese, a atom fosfora je donor, jer "donira" vodljivi elektron rešetki, a silicij je tada N-tipa.

Kod kristalne rešetke s trovalentnim primjesama, primjerice s atomom bora (B), dolazi do manjka u valentnim elektronima. Tri elektrona popunjavaju kovalentne veze s trima od četiriju susjednih atoma silicija, no četvrti atom ima samo jednoelektronsku vezu, tj. nastala je šupljina. Na sličan način kao kod primjese fosfora, šupljina je vezana slabom kulonskom silom na atom bora. Ako se od njega udalji, četvrta se kovalentna veza oko indija popuni, i indij ostane s jednos-trukim negativnim nabojem. Tako su elementi 3. skupine, kao primjese u siliciju akceptori jer mogu primiti elektrone i tako uvesti šupljine u valentni pojas, odnosno silicij postaje P-tipa.

Donori i akceptori uvode lokalizirane energijske nivoe u zabranjeni pojas energije, i to donori blizu dna vodljivog pojasa, a akceptori iznad vrha valentnog pojasa koji se lako ionizira pa tako znatno poraste električna vodljivost N-odnosno P-tipa, a N-tip sadrži mnogo više negativnih nosi-laca naboja (elektrona) nego pozitivnih (šupljina). Elektroni su većinski, a šupljine manjinski no-sioci naboja. Kod P-tipa stanje je obrnuto i šupljine su većinski nosioci naboja.

Neke primjese iz drugih skupina periodnog sustava elemenata (kao npr. litij), ulaze u rešetku silicija ili germanija u međuprostorni položaj, djelujući tako kao donori. Pored tih elementarnih poluvodiča postoje i poluvodički spojevi III. i V. skupine ili II. i VI. skupine, kao što su npr. Ga-As ili InP, odnosno CdTe ili CdS. Ako elementi iz VI. skupine supstitucijski zamijene As u GaAs, djeluju kao donori, a elementi iz II. skupine zauzmu mjesta galija djeluju kao akceptori. Slična razmatranja vrijede i za II.-VI. poluvodičke spojeve.

Učinci nestehiometrije

Razlog za uvođenje donora i akceptora u elementarne poluvodiče i poluvodičke spojeve, mogu biti i defekti u kristalnoj rešetki kao što su praznine i međuprostorni atomi. Kod spojeva može do-ći do nestehiometrije, zbog praznog mjesta u rešetki jedne od komponenti spoja ili zbog viška je-dne komponente u međuprostornom položaju. Na primjer, u pomalo ionskoj rešetki CdS, donorski centar može nastati uhvatom jednog ili više elektrona na mjestu anionske praznine sumpora. Kako je ovdje u suvišku kadmij, da bi se sačuvala električka neutralnost kristala, dva se elektrona moraju dodati za svaki ion sumpora u manjku. Blizu te praznine postoji čisti pozitivni naboj koji ponovno privlači dodatne elektrone oko tog centra. Oslobađanjem uhvaćenih elektrona, oni iz praznine ulaze

Implementacija novih kurikuluma: Povećanje znanja i informacija o obnovljivim izvorima energije8

Page 13: Ljubomir Majdancic Handbook Fotonapon

u vodljivi pojas i doprinose električnoj vodljivosti (dvostruki donori). Kako je za to potrebna nešto većae energija ionizacije, donorski nivoi navedenih centara nalaze se zbog atoma primjesa nešto dublje u zabranjenom pojasu.

Temperaturna ovisnost električne vodljivosti Jedna od posebnih karakteristika poluvodiča je promjena električne vodljivosti s promjenom tem-perature. Kod metala električna vodljivost normalno opada s porastom temperature zbog sve veće frekvencije sudara elektrona s titrajima rešetke. Naprotiv, kod poluvodiča u određenom tempera-turnom području vodljivost s temperaturom naglo raste. Pri niskim su temperaturama elektroni (šupljine) uhvaćeni u primjesnim i defektnim centrima i vodljivost je mala. S porastom temperatu-re sve se veći broj tih centara ionizira, a oslobođeni nosioci sve više sudjeluju u procesu vođenja električne struje. Kada su svi ionizirani, vodljivost ponovno počinje pomalo opadati, kao kod me-tala. Kod još viših temperatura dolazi do drugog naglog porasta vodljivosti zbog pobude intrinsič-kih nosilaca naboja, izravno preko zabranjenog pojasa (vrpce).

Opća jednadžba za broj elektrona u vodljivoj vrpci približno je dana sljedećim izrazom: ( )f c /

c e E E k Tn N −= gdje je:

Nc – gustoća stanja elektrona u vodljivoj vrpci, 1/m3 Ec – energija dna vodljive vrpce, J, eV Ef – Fermijeva energija, J k – Boltzmannova konstanta, (1,3806·10-23 J/K) T – termodinamička temperatura, K

2.2. Poluvodička dioda (PN-spoj) Sunčana je ćelija u biti PN-spoj (poluvodička dioda). PN-spoj nastaje kada se jednom dijelu kris-tala čistog poluvodiča dodaju trovalentne (akceptorske) primjese, tako da nastane p-tip poluvodi-ča, a drugom dijelu peterovalentne (donorske) primjese, te nastaje n-tip poluvodiča. Na granici između tih dvaju područja (PN-spoj), kao posljedica gradijenta koncentracije, nastaje difuzija elektrona iz n-područja prema p-području i šupljina iz p-područja prema n-području. Fermijeva je energijska razina Ef na sredini jer je broj elektrona u vodljivoj vrpci jednak broju šupljina u valen-tnoj vrpci (slika 2.2.).

---------------------------------------------------- Ef (Fermijeva energija)

elektron šupljina elekt

---------------------------------------------------- Ef (F

vodljiva vrpca

valentna

Slika 2.2. Energijski dijagram za čisti poluvodič

Bitno je svojstvo PN-spoja njegovo ispravljačko djelovanje, tj. lakše vodi struju kad je p-područje pozitivno, a n-negativno. Tada je napon u propusnom smjeru, a suprotno tome je napon u zapornom smjeru. Dakle, PN-spoj radi kao dioda, i propušta struju samo u jednom smjeru. Ako se na PN-spoj priključi izvor vanjskog napona u propusnom smjeru, tako da je pozitivan pol na

Ljubomir Majdandžić: Fotonaponski sustavi [Priručnik] 9

Page 14: Ljubomir Majdancic Handbook Fotonapon

p-strani a negativan na n-strani, protekne struja elektrona iz n-područja prema p-području i šuplji-na iz p-područja prema n-području.

Koncentracija šupljina na p-strani ne mora biti jednaka koncentraciji elektrona na n-strani. Ako je, na primjer, n-strana znatno jače dopirana primjesama od p-strane, bit će znatno jača struja elektrona preko p-n spoja nego struja šupljina kad je dioda vezana u propusnom smjeru, tako da dolazi do injekcije elektrona u p-područje.

Veza između vanjskog napona U i jakosti struje Id kroz PN-spoj, tzv. I,U-karakteristika diode, može se prikazati jednadžbom:

( )/d z e 1eU kTI I= −

gdje je: Id – struja diode (jakosti struje kroz PN-spoj), A Iz – struja zasićenja, A e – elementarni naboj, (1,602176462 · 10-19 C) U – električni napon, V k – Boltzmannova konstanta, (1,3806 · 10-23 J/K) T – termodinamička temperatura, K

2.3. Solarne ćelije

2.3.1. Početak razvoja solarnih ćelija Prvu solarnu (silicijevu) ćeliju otkrio je 1941. godine Russell Ohl, no njezina djelotvornost pret-vorbe bila je ispod 1 %. Skupina istraživača u Bell Laboratories u New Yorku (Pearson, Fuller i Chapin) 1954. godine izradila je silicijevu solarnu ćeliju s djelotvornošću od 6 % i prvi solarni modul pod imenom Bellova solarna baterija.

Kako je proizvodna cijena prvih solarnih ćelija bila vrlo visoka, one svoju prvu komercijalnu primjenu 1958. godine nisu našle na Zemlji, nego u svemirskim istraživanjima na satelitima, (sli-ka 2.3.). Tu je njihova cijena bila prihvatljiva, u odnosu na sve ostale visoke troškove. Tek je naf-tna kriza 70-ih godina prošlog stoljeća "prizemljila" te uređaje. Tad se prvi put uočilo da ne postoje neograničene zalihe fosilnih goriva te da treba potražiti i razviti nove, obnovljive ener-getske izvore.

Slika 2.3. Svemirski satelit opskrbljen solarnim ćelijama

Implementacija novih kurikuluma: Povećanje znanja i informacija o obnovljivim izvorima energije10

Page 15: Ljubomir Majdancic Handbook Fotonapon

Unatoč znatnijim ulaganjima u istraživanje i razvoj solarne fotonaponske tehnologije u poslje-dnjih desetak godina, danas je cijena solarnih ćelija, odnosno fotonaponskih sustava, i dalje visoka i oni su komercijalno konkurentni drugim uobičajenim izvorima električne struje samo u određe-nim podučjima primjene, tj. tamo gdje nema u blizini električne mreže. Međutim, vodeći svjetski energetičari, a i najveće naftne tvrtke, procijenili su da će upravo fotonaponska tehnologija u 21. stoljeću dominirati u zadovoljavanju potreba za električnom energijom, zbog opadanja raspoloži-vih zaliha konvencionalnih goriva.

U posljednjih nekoliko godina svjedoci smo dosad nezapamćenog godišnjeg porasta u proiz-vodnji solarnih ćelija i modula od preko 60 %, a jedinični kapaciteti pojedinih novosagrađenih proizvodnih pogona već prelaze 50 MW. U prijelaznom razdoblju od desetak godina otvara se novo tržište za fotonaponske sustave u građevinarstvu, gdje oni, kao građevni elementi, mogu na-domjestiti klasične krovove i fasade u novim zgradama (tzv. BIPV) ili poboljšati toplinsku izola-ciju na postojećim objektima, generirajući pritom električnu energiju za potrošnju na licu mjesta ili za isporuku električnoj mreži.

U pojedinim zemljama, a i u našoj, ozakonjene su stimulativne financijske mjere za otkup u mrežu tako prozvedene električne energije, što omogućuje snažan poticaj za sve veće korištenje i primjenu novih obnovljivih izvora energije.

2.3.2. Fotonaponski efekt Godine 1839. Edmond Becquerel (1820.-1891.) otkriva fotonaponski efekt. On je to opisao kao proizvodnju električne struje kada se dvije ploče platine ili zlata urone u kiselu, neutralnu ili luž-natu otopinu te izlože na nejednolik način sunčevu zračenju. Bilo mu je 19 godina kada je to mo-gao učiniti u laboratoriju svojega oca Antoine-Cesara, uglednog znanstvenika koji je radio na području elektrokemije, fiziologije, meteorologije i poljoprivrede. Edmond Becquerel je 1868. godine objavio važan rad pod naslovom "Svjetlost, njezino porijeklo i njezini efekti".

Njegovo otkriće u to doba nije pobudilo preveliki interes, ali nije bilo zaboravljeno sve do da-našnjih dana, kada je na 150. godišnjicu Europska unija ustanovila nagradu koja nosi njegovo ime i dodjeljuje se jedanput godišnje za najistaknutiji doprinos razvoju fotonaponske pretvorbe sunče-ve energije. Edmondov sin Henry, nuklearni fizičar, prvi je francuski nobelovac i njemu u čast nazvana je SI-izvedena jedinica aktivnosti radioaktivne tvari becquerel (Bq).

Nakon Becquerelova otkrića prošlo je više od 40 godina da bi tek 1883. godine Charles Fritts načinio prvu pravu solarnu ćeliju deponirajući na poluvodički selen tanki sloj zlata. Tako je ostva-rio potencijalnu barijeru na kontaktu metal-poluvodič.

2.3.3. Izravna pretvorba sunčeva zračenja u električnu energiju Kada se solarna (sunčana) ćelija osvijetli, odnosno kada apsorbira sunčevo zračenje, fotonapon-skim se efektom na njezinim krajevima pojavljuje elektromotorna sila (napon) i tako solarna ćelija postaje izvorom električne energije.

Pri praćenju emisije i apsorpcije sunčeva zračenja (elektromagnetskih valova) zračenje se može promatrati kao snop čestica, tzv. fotona. Tako je, na primjer, za proračun fotostruje solar-ne ćelije potrebno poznavati tok fotona koji upadaju na ćeliju. Svaki foton nosi određenu količi-nu energije. Cjelokupni raspon zračenja koje nastaje u svemiru nazivamo elektromagnetskim spektrom.

Elektromagnetska zračenja uzajamno se razlikuju jedino po frekvenciji. Svjetlost nastaje kada se električni naboji kreću u elektromagnetskom polju. Atom odašilje svjetlost kada je neki od nje-govih elektrona potaknut dodatnom energijom izvana. Zračenje pobuđenih elektrona predočava-mo valom. Svjetlost manje energije ima manju frekvenciju ili učestalost, no veću valnu duljinu, a ona s više energije ima veću frekvenciju ali manju valnu duljinu.

Ljubomir Majdandžić: Fotonaponski sustavi [Priručnik] 11

Page 16: Ljubomir Majdancic Handbook Fotonapon

Dakle, fotoni su čestice bez naboja koje se gibaju brzinom svjetlosti co. Energija fotona prika-zana je Einsteinovom relacijom:

ocE h v hλ

= =

gdje je: h – Planckova konstanta, (6,625 · 10-34 Js) v – frekvencija promatranoga elektromagnetskog zračenja, 1/s co – brzina svijetlosti, (3 · 108 m/s) λ – valna duljina, μm

0,15 mm 2-5 mm

0,2 μm

300 μm

antirefleksijski sloj

- prednji kontakt u obliku rešetke

+ stražnji metalni kontakt

N- područje

P- područje

svjetlost, hv

Slika 2.4. Silicijeva solarna ćelija

U silicijevoj su solarnoj ćeliji, prikazanoj na slici 2.4., na površini pločice P-tipa silicija difun-dirane primjese, npr. fosfor, tako da na tankom površinskom sloju nastane područje N-tipa polu-vodiča. Da bi se skupili naboji nastali apsorpcijom fotona iz sunčava zračenja, na prednjoj površini ćelije nalazi se metalna rešetka koja ne pokriva više od 5 % površine, tako da gotovo ne utječe na apsorpciju sunčeva zračenja. Stražnja strana ćelije prekrivena je metalnim kontaktom. Da bi se povećala djelotvornost ćelije, prednja površina ćelije može biti prekrivena prozirnim pro-turefleksnim slojem koji smanjuje refleksiju sunčeve svjetlosti.

Kada se solarna ćelija osvijetli, na njezinim se krajevima pojavljuje elektromotorna sila, tj. napon. Tako solarna ćelija postaje poluvodička dioda, tj. PN-spoj, i ponaša se kao ispravljački uređaj koji propušta struju samo u jednom smjeru.

Slika 2.5. Nastanak parova elektron-šupljina u solarnoj ćeliji

Implementacija novih kurikuluma: Povećanje znanja i informacija o obnovljivim izvorima energije12

Page 17: Ljubomir Majdancic Handbook Fotonapon

Kada se solarna ćelija, odnosno PN-spoj osvijetli, apsorbirani fotoni proizvode parove elek-tron-šupljina. Ako apsorpcija nastane daleko od PN-spoja, nastali par ubrzo se rekombinira. Me-đutim, nastane li apsorpcija unutar, ili blizu PN-spoja, unutrašnje električno polje, koje postoji u osiromašenom području, odvaja nastali elektron i šupljinu. Elektron se giba prema N-strani, a šup-ljina prema P-starni. Zbog skupljanja elektrona i šupljina na odgovarajućim suprotnim stranama PN-spoja dolazi do pojave elektromotorne sile na krajevima solarne ćelije, (slika 2.5.).

Kada se solarna ćelija osvijetli, kontakt na P-dijelu postaje pozitivan, a na N-dijelu negativan. Ako su kontakti ćelije spojeni s vanjskim trošilom, kao što je prikazano na slici 2.6., proteći će električna struja, a solarna ćelija postaje izvorom električne energije.

PN-spoj

struja

Slika 2.6. Solarna ćelija kao izvor električne energije

U tablici 2.1. dani su temeljni parametri solarnih ćelija, kao napon otvorenog kruga Uok, gus-toća struje kratkog spoja Jks i stupanj djelovanja ćelije. Izrađeni su uglavnom od materijala koji se danas koriste za izradu ćelija.

Tablica 2.1. Temeljni parametri solarnih ćelija

Vrsta ćelije Uok, V Jks, mA/cm2 η monokristalna-Si ćelija polikristalna-Si ćelija amorfna-Si ćelija CdS / Cu2S CdS / CdTe GaAlAs / GaAs GaAs

0,65 0,60 0,85 0,5 0,7 1 1

30 26 15 20 15 30 20

0,17 0,15 0,09 0,10 0,12 0,24 0,27

2.4. Izrada solarnih ćelija Solarne ćelije, kao rijetko koja tehnologija, danas imaju znatno ubrzan tehnološki napredak u istra-živanju materijala za izradu solarnih ćelija i pronalasku novih koncepata i procesa njihove proizvo-dnje. Silicij, kao osnovni materijal za izradu solarnih ćelija, apsolutno dominira, s udjelom od oko 98 %, i to pretežino u tehnologiji kristalnog silicija. Uglavnom prevladava tehnologija proizvodnje monokristalnog silicija dobivenog tzv. Czochralskim postupkom ili tehnologijom lebdeće zone (engl. float zone). Proizvodnja je monokristalnog silicija skuplja, no učinkovitost ćelija je veća.

Najveći je tehnološki nedostatak kristalnog silicija je svojstvo da je poluvodič s tzv. neizrav-nim zabranjenim pojasom, zbog čega su potrebne razmjerno velike debljine aktivnog sloja kako bi se u najvećoj mjeri iskoristila energije sunčeva zračenja.

Ljubomir Majdandžić: Fotonaponski sustavi [Priručnik] 13

Page 18: Ljubomir Majdancic Handbook Fotonapon

Nova tehnologija, koja uključuje primjenu trakastog silicija, ima prednost što je u procesu pro-izvodnje izbjegnuta potreba rezanja vafera, čime se gubi i do 50 % materijala. Međutim, kvaliteta i mogućnost proizvodnje nije takva da bi primjena te tehnologije prevladala u bliskoj budućnosti.

U novoj tehnologiji tankog filma primjenjuju se poluvodiči s tzv. izravnim zabranjenim poja-som i njihove debljine mogu biti znatno manje, uz bitno manji utrošak materijala, što obećava nisku cijenu i mogućnost proizvodnje velikih količina ćelija.

Solarne ćelije tankog filma pripadaju trećoj generaciji solarnih ćelija, a postoji nekoliko ekspe-rimantalnih poluvodičkih materijala poput bakar-indij-galij-selenida (CIGSS), bakar-indij-diselenida (CIS) ili kadmijeva telurida (CdTe) te organskih materijala, no u masovnu su proizvodnju ušle solarne ćelije izrađene od tankog filma silicija (TFSi). Izvode se postavljanjem tankih slojeva (fil-mova) poluvodičkih materijala na podlogu (tzv. supstrat). Takva izvedba solarnih ćelija je vrlo zahvalna, jer omogućava njihovu fleksibilnost u odnosu na klasične, krute, solarne ćelije, a to omogućava njihovu širu primjenu. Međutim, njihova je dosadašnja učinkovitost 7 do 10 %, što je znatno manje od klasičnih silicijevih solarnih ćelija.

Slika 2.7. Kristalne ćelije različitih boja i dimenzija

Danas se na tržištu mogu naći različite silicijeve solarne ćelije, različitih boja i dimenzija. Uobi-čajene su dimenzije 10 cm × 10 cm, 12,5 cm × 12,5 cm, 15 cm × 15 cm, 21 cm × 21 cm, (slika 2.7.).

Udio tehnologije tankog filma (amorfni silicij, CdTe, CIS, CIGSS), unatoč znatnim naporima uloženim u istraživanja, ostao je vrlo skroman, svega oko 6 %. Međutim, snažan rast proizvodnje solarnih ćelija s kristalnim silicijem može prouzročiti porast cijene i nestašicu sirovog silicija, pa je moguć i veći proboj tehnologije tankog filma u budućnosti.

Na slici 2.8. prikazana je solarna ćelija od bakar-indij-diselenida (CIS), na slici 2.9. prikazana je solarna ćelija od amorfnog silicija, a na slici 2.10. solarna ćelija od kadmijeva telurida (CdTe).

Implementacija novih kurikuluma: Povećanje znanja i informacija o obnovljivim izvorima energije14

Page 19: Ljubomir Majdancic Handbook Fotonapon

Slika 2.8. Solarna ćelija od bakar-indij-diselenida (CIS)

Slika 2.9. Amorfna silicijeva ćelija

Slika 2.10. Solarna ćelija od kadmijeva telurida (CdTe)

Iako su neki znanstvenici zabrinuti zbog mogućeg negativnog utjecaja proizvodnje solarnih ćelija na okoliš, ta se tehnologija svrstava u tehnologije 21. stoljeća za dobivanje električne ener-gije. Zabrinutost je prisutna zbog toga što proces proizvodnje nekih fotonaponskih ćelija zahtijeva otrovne metale poput žive, olova i kadmija, a uz to proces proizvodnje rezultira i stvaranjem ug-ljikova dioksida koji je staklenički plin i uglavnom je odgovoran za učinak globalnog zatopljenja.

Prema jednoj studiji pod naslovom "Emisije iz fotonaponskog životnog ciklusa" (engl. Emis-sions from Photovoltaic Life Cycles) postupak proizvodnje i životni ciklus fotonaponskih ćelija proizvode mnogo manje onečišćenja zraka od tradicionalnih tehnologija s fosilnim gorivima.

To je istraživanje bilo dosta opsežno i istraživači su prikupili podatke o ispuštanju štetnih pli-nova od 13 proizvođača solarnih ćelija iz Europe i SAD-a u razdoblju od 2004. do 2006. godine. Istraživanje je uključilo četiri glavna komercijalna tipa solarnih ćelija: polikristalni silicij, monok-ristalni silicij, trakasti silicij i tanki film kadmijeva telurida (CdTe). Rezultati su tih istraživanja čak i optimističniji nego što su se znanstvenici nadali i pokazali su da proizvodnja električne energije iz solarnih ćelija smanjuje količinu onečišćenja zraka za oko 90 % u odnosu na proizvod-nju iste količine električne energije korištenjem fosilnih goriva. Zaključak je studije, ukupno gle-dajući, da sve fotonaponske tehnologije pridonose znatno manjim štetnim ispuštanjima po kWh od tradicionalnog načina proizvodnje električne energije pomoću fosilnih goriva.

Studija je također pokazala da tehnologija tankog filma kadmijeva telurida (engl. thin-film ca-dmium telluride) ima najmanju emisiju štetnih plinova u životnom ciklusu, većinom zbog toga što je utrošak energije za proizvodnju takvog modula najmanji od svih fotonaponskih modula.

Slika 2.11. Fotonaponski sustavi koji prate kretanje Sunca i moduli s visoko koncentrirajućim optičkim sustavom

Izrada solarnih ćelija je dosta složen tehnološki proces, pa je stoga cijena solarnih ćelija još uvijek dosta visoka. Međutim, posljednjih godina cijena solarnih ćelija pada, a poboljšavaju im se

Ljubomir Majdandžić: Fotonaponski sustavi [Priručnik] 15

Page 20: Ljubomir Majdancic Handbook Fotonapon

i karakteristike u laboratorijskim istraživanjima. Da bi se cijena solarnih ćelija bitno smanjila, pot-rebno je pojednostaviti s jedne strane izradu, a s druge strane koristiti druge, jeftinije materijale.

U novije vrijeme tehnički su se usavršile visoko učinkovite solarne ćelije, tzv. koncentrirajuće solarne ćelije. Obično se ugrađuju na fotonaponske sustave koji prate kretanje Sunca (engl. Trac-king System). Stupanj je djelovanja tih ćelija oko 35 %, a modula oko 25 %. Bilježi se znatan po-rast ugradnje fotonaponskih sustava koji prate kretanje Sunca (engl. Tracking) i koji imaju module od optičkih koncentrirajućih sustava CPV, (slika 2.11.).

Također sustavi koji prate kretanje Sunca, tracking sustavi, mogu imati module od standardnih monokristalnih ili polukristalnih silicijevih solarnih ćelija ili tankog filma.

Na slici 2.12. prikazan je u važnijim fazama postupak proizvodnje solarnih ćelija. Također je dan postupak montaže solarnih ćelija u solarni modul i na kraju primjena solarnih modula, npr. postavljanjem na krov građevine, kao dio fotonaponskog sustava za dobivanje električne energije.

kristalni silicij (kvarcni pijesak)

proizvodnja kristalnog silicija Tiegelziehovim ili Czochralskijevim procesom oblikovanje ingota rezanje ingota na vafere difuzija fosfora (dobivanje PN-spoja) sitotisak (stražnji i prednji kontakt)

gotova solarna ćelija

spajanje solarnih ćelija

laminiranje (laminat)

postavljanje solarnih ćelija u okvir

gotov solarni modul

solarni moduli u primjeni

Slika 2.12. Postupak proizvodnje solarnih ćelija i solarnog modula

Implementacija novih kurikuluma: Povećanje znanja i informacija o obnovljivim izvorima energije16

Page 21: Ljubomir Majdancic Handbook Fotonapon

3. Solarni fotonaponski sustavi

Solarni fotonaponski sustavi (FN) mogu se podijeliti na dvije osnovne skupine: fotonaponski sus-tavi koji nisu priključeni na mrežu (engl. off-grid), a često se nazivaju i samostalnim sustavima (engl. stand-alone systems), i fotonaponski sustavi priključeni na javnu elektroenergetsku mrežu (engl. on-grid), (slika 3.1.).

fotonaponski (FN) sustavi

samostalni sustavi

izravno priklju čeni na javnu mrežu

priključeni na mrežu

bez pohrane hibridni sustavi sa pohranom

priklju čeni na javnu mrežu preko

kućne instalacije

obični uređaji

male primjene

AC samostalni sustavi

DC samostalni sustavi

pomo ću vjetroagregata

pomo ću kogeneracije

pomo ću dizel generatora

pomo ću gorivnih član.

Slika 3.1. Osnovna podjela fotonaponskih sustava

Fotonaponski sustavi koji nisu priključeni na mrežu, odnosno samostalni sustavi, mogu biti sa ili bez pohrane energije, što će ovisiti o vrsti primjene i načinu potrošnje energije, i hibridni susta-vi koji mogu biti s vjetroagregatom, kogeneracijom, dizelskim generatorom ili gorivnim člancima.

Fotonaponski sustavi priključeni na javnu elektroenergetsku mrežu mogu biti izravno priklju-čeni na javnu elektroenergetsku mrežu ili priključeni na javnu elektroenergetsku mrežu preko ku-ćne instalacije.

3.1. Samostalni fotonaponski sustavi Kao što je već rečeno, solarni fotonaponski (FN) sustavi koji nisu priključeni na mrežu (engl. off-grid) često se nazivaju i samostalnim sustavima (engl. stand-alone systems), a mogu biti sa ili bez pohrane energije, i hibridni sustavi koji mogu biti s vjetroagregatom, kogeneracijom, gorivnim člancima ili dizelskim generatorom.

Temeljne komponente samostalnoga fotonaponskog sustava, slika 3.2.: 1. fotonaponski moduli (obično spojeni paralelno ili serijski-paralelno) 2. regulator punjenja 3. akumulator 4. trošila

5. izmjenjivač (ako trošila rade na izmjeničnu struju)

Ljubomir Majdandžić: Fotonaponski sustavi [Priručnik] 17

Page 22: Ljubomir Majdancic Handbook Fotonapon

Za takav fotonaponski sustav, koji se sastoji od gore navedenih komponenata karakteristična su dva osnovna procesa:

e pretvorba sunčeva zračenja, odnosno svjetlosne energije u električnu e pretvorba električne energije u kemijsku i, obrnuto, kemijske u električnu

fotonaponski moduli regulator punjenja

akumulator

trošila

Slika 3.2. Samostalni fotonaponski sustav za trošila na istosmjernu struju

Fotonaponska pretvorba energije sunčeva zračenja, odnosno svjetlosne energije u električnu, odvija se u solarnoj ćeliji, dok se u akumulatoru obavlja povratni (reverzibilni) elektrokemijski proces pretvorbe, povezan s nabijanjem (punjenjem) i izbijanjem (pražnjenjem) akumulatora. U trošilima se električna energija pretvara u različite oblike, kao primjerice mehaničku, toplinsku, svjetlosnu ili neku drugu energiju. Trošilo je definirano snagom, naponom i strujom.

3.1.1. Hibridni fotonaponski sustavi Solarni fotonaponski sustavi mogu biti izvedeni i kao hibridni sustavi s vjetroagregatom, kogene-racijom, gorivnim člancima ili, najčešće, generatorom na dizel ili biodizel gorivo.

fotonaponski moduli DC trošila generator AC trošila

regulatori punjenja

akumulatori

D

C sa

birn

ica

ispravljač ac/dc

izmjenjivač dc/ac

Slika 3.3. Shema samostalnoga hibridnog fotonaponskog sustava s generatorom

Kod tih sustava se električnom energijom proizvedenom solarnim modulima ili vjetroagrega-tom, prvotno napajaju trošila, a višak energije se pohranjuje u tzv. solarne akumulatore. U slučaju

Implementacija novih kurikuluma: Povećanje znanja i informacija o obnovljivim izvorima energije18

Page 23: Ljubomir Majdancic Handbook Fotonapon

da ne postoje uvjeti za proizvodnju električne energije solarnim modulima ili vjetroagregatom, izvor za napajanje istosmjernih ili izmjeničnih trošila će biti akumulator. U slučaju da ni akumula-tor više nema energije za napajanje trošila, uključuje se generator na dizel ili biodizel gorivo.

Na slici 3.3. prikazana je shema samostalnog hibridnog fotonaponskog sustava s generatorom za napajanje trošila na istosmjernu (dc) ili izmjeničnu struju (ac).

3.2. Fotonaponski sustavi priključeni na javnu elektroenergetsku mrežu preko kućne instalacije Fotonaponski sustavi priključeni na javnu mrežu preko kućne instalacije pripadaju distribuiranoj proizvodnji električne energije. Dakle, oni omogućuju povezivanje distribuiranih sustava na cen-tralizirane sustave, odnosno sustave priključene uglavnom na niskonaponsku razinu elektroener-getskog sustava.

Temeljne komponente fotonaponskog sustava, priključenog na javnu elektroenergetsku mrežu preko kućne instalacije prikazane su na slici 3.4. To su:

1. fotonaponski moduli 2. spojna kutija sa zaštitnom opremom 3. kablovi istosmjernog razvoda 4. glavna sklopka za odvajanje 5. izmjenjivač dc/ac 6. kablovi izmjeničnog razvoda 7. brojila predane i preuzete električne energije

Slika 3.4. Fotonaponski sustav priključen na javnu mrežu preko kućne instalacije

Fotonaponski moduli (1), spojeni serijski ili serijski-paralelno, proizvode istosmjernu struju i međusobno su povezani kabelima u nizove, tzv. višekontaktnim (engl. multi contact) konektor-skim sustavom. Svi kabeli koji dolaze od nizova fotonaponskih modula uvode se u razdijelni or-

Ljubomir Majdandžić: Fotonaponski sustavi [Priručnik] 19

Page 24: Ljubomir Majdancic Handbook Fotonapon

marić modula (2) odnosno spojnu kutiju nizova modula sa svom zaštitnom opremom, ponajprije odvodnicima prenapona i istosmjernim prekidačima. Iz razdijelnog ormarića se dovodi od svake grupe fotonaponskih modula, razvode kabelima istosmjernog razvoda (3) preko glavne sklopke za odvajanje (4) prema solarnim izmjenjivačima (5). Solarni izmjenjivači pretvaraju istosmjernu struju solarnih modula u izmjenični napon reguliranog iznosa i frekvencije, sinkroniziran s napo-nom i frekvencijom mreže, te se nastala izmjenična struja prenosi kabelima izmjeničnog razvoda (6) do kućnog priključka na elektroenergetsku mrežu, odnosno električnog ormarića, gdje su smještena brojila električne energije. Brojila električne energije (7), smještena u ormariću brojila, registriraju proizvedenu energiju predanu u mrežu i potrošenu energiju preuzetu iz mreže.

Fotonaponski sustav priključen na javnu mrežu preko kućne instalacije je u paralelnom pogo-nu s distribucijskom mrežom, a namijenjen je za napajanje trošila u obiteljskoj kući, a višak elek-trične energije odlazi u elektrodistribucijsku mrežu.

Kad solarni moduli ne proizvode dovoljno električne energije, napajanje trošila u kućanstvu nadopunjuje se preuzimanjem energije iz mreže, slika 3.5. S obzirom na to da instalirani fotona-ponski sustavi priključeni na javnu mrežu preko kućne instalacije proizvode najviše električne energije sredinom dana, oni podmiruju vlastite potrebe i dobrim dijelom rasterećuju elektroener-getski sustav, što može biti od velike važnosti u područjima gdje je slaba elektroenergetska mreža.

fotonaponski moduli

izmjenjivačdc/ac

brojilo predane el. energije

brojilo preuzete el. energije

priključak na mrežu

trošila

javna mreža

Slika 3.5. Brojila predane i preuzete električne energije

Prednosti fotonaponskih sustava, kao distribuirane proizvodnje električne energije, spojenih na javnu elektroenergetsku mrežu preko kućne instalacije su sljedeće:

e proizvodi se ekološki čista električna energija bez onečišćenja okoliša e sva se pretvorba energije obavljala u blizini mjesta potrošnje e nema gubitaka energije u prijenosu i distribuciji e pouzdanost i sigurnost opskrbe e troškovi održavanja postrojenja znatno su niži od održavanja centraliziranih

proizvodnih objekata e lokacije za instalaciju fotonaponskih sustava u odnosu na velike centralizirane

proizvodne sustave, jednostavnije je, lakše i brže pronaći e jednostavna i brza instalacija te puštanje u pogon

Više fotonaponskih modula koji mogu biti serijski i/ili paralelno povezani oblikuju tzv. solarni generator određene nazivne snage koja se označava u Wp, kWp ili MWp. Fotonaponski moduli proizvode istosmjernu struju dc (engl. direct current), obično s naponom 12 ili 24 V. Solarni izmjenjivači, slika 3.6., pretvaraju istosmjernu struju modula u izmjeničnu, sinkroniziranu s napo-nom i frekvencijom mreže.

Implementacija novih kurikuluma: Povećanje znanja i informacija o obnovljivim izvorima energije20

Page 25: Ljubomir Majdancic Handbook Fotonapon

Slika 3.6. Izmjenjivač, njemačkog proizvođača SMA, (lijevo) i izmjenjivač,

austrijskog proizvođača Fronius, (desno)

U većini se zemalja Europske unije, s obzirom na instaliranu snagu, fotonaponski sustavi prik-ljučeni na javnu elektroenergetsku mrežu preko kućne instalacije mogu podijeliti na one do 30 kW, od 30 kW do 100 kW i preko 100 kW. U Republici Hrvatskoj za sada vrijedi podjela prema insta-liranoj snazi do 10 kW, od 10 kW do 30 kW i preko 30 kW.

3.2.1. Fotonaponski sustavi priključeni na javnu elektroenergetsku mrežu preko kućne instalacije snage do 30 kW Prva značajnija primjena fotonaponskih sustava počela je ugradnjom FN sustava na krovove građe-vina (kose ili ravne) ili ugradnjom u fasade građevina. To su u početku bili sustavi manjih snaga do 30 kWp, spojeni na javnu mrežu preko kućne instalacije, (slike 3.7. i 3.8.). Zemlje predvodnice u ugradnji fotonaponskih sustava, koje su omogućile slobodan pristup otvorenoj javnoj mreži i preda-ju električne energije po povlaštenoj cijeni, bile su Njemačka, Austrija, Švicarska, Danska i SAD.

Slika 3.7. Salem, SAD, snaga 8,4 kWp Slika 3.8. Zermatt, Švicarska, snaga 11,5 kWp

3.2.2. Fotonaponski sustavi priključeni na javnu elektroenergetsku mrežu preko kućne instalacije snage od 30 kW do 100 kW

Slika 3.9. Ministarstvo gospodarstva

Njemačke, Berlin, snaga 100 kWp Njemačka, snaga 60,86 kWp

Slika 3.10. Vatrogasna postaja, Gifhorn,

Ljubomir Majdandžić: Fotonaponski sustavi [Priručnik] 21

Page 26: Ljubomir Majdancic Handbook Fotonapon

3.2.3. Fo na javnu elekt preko kućne instalacije snage veće od 100 kW

ili neposredno u W , spojeni na javnu mrežu preko posto-

tonaponski sustavi priključeni roenergetsku mrežu

Usavršavanjem rada manjih fotonaponskih sustava počeli su se na građevinama njihovoj blizini ugrađivati i sustavi većih snaga, i do 1 M p

jeće tzv. kućne mreže. Taka je, primjerice zračna luka u Münchenu, Njemačka, slika 3.11., s insta-liranim fotonaponskim modulima snage 475 kWp.

Slika 3.11. Zračna luka u Münchenu,

snaga 475 kWSlika 3.12. Proizvodna hala, Memmingen,

Njemačka, snaga 950 kWp

Za ugradnju ve kih sustava na raspolagan e površine stambenih građevina, proizvodnih hala, sportskih dvorana, ugostiteljskih objekata i sl. Na slici 10.

p

ćih fotonapons ju su velike kose ili ravn

12. prikazani su fotonaponski moduli na proizvodnoj hali u Memmingenu, u SR Njemačkoj, instalirane snage 950 kWp, a na slici 3.13. prikazan je jedan fotonaponski solarni krov u mjestu Rivesaltes u Francuskoj instalirane snage 850 kWp. Ovdje treba istaknuti i dvoranu za audijencije pape Pavla VI. u Vatikanu, snage 220 kWp, slika 3.14.

Slika 3.13. Solarni krov, Rivesaltes,

Francuska, snaga 850 kW Slika 3.14. Papina prijemna dvorana,

Vatikan, snaga 220 kW

3.3. Fotonaponski sustavi izravno priključeni na javnu

ča i prateće op-

karakteristična veća snaga i uglavnom se instaliraju na većim površinama. Obično zahtijevaju od

p p

elektroenergetsku mrežu Razvojem tržišta fotonaponske tehnologije, primjerice ćelija, modula, izmjenjivareme, počinju se FN sustavi ugrađivati ne samo na građevinama ili u njihovoj neposrednoj blizini, nego i na slobodnim površinama u blizini elektroenergetske mreže, te gradnjom djela elektroener-getske mreže do priključka na nisku, srednju ili visoku razinu napona elektroenergetskog sustava.

Ti su sustavi izravno priključeni na javnu elektroenergetsku mrežu i svu proizvedenu električ-nu energiju predaju u elektroenergetski sustav, kao što je prikazano na slici 3.15. Za te je sustave

Implementacija novih kurikuluma: Povećanje znanja i informacija o obnovljivim izvorima energije22

Page 27: Ljubomir Majdancic Handbook Fotonapon

30 do 40 m2 površine za jedan kW snage, što je oko tri do četiri puta više u odnosu na kristalne module, ili šest puta više u odnosu na module od tankog filma, instalirane na kosim krovovima.

fotonaponski moduli

izmjenjivač dc/ac

brojilo predane električne energije javna

elektroenergetska mreža

Slika 3.15. Fotonaponski sustav izravno priključen na javnu elektroenergetsku mrežu

3.3.1. Fotonaponski sustavi izravno priključeni na javnu elektroenergetsku mrNa slici 3.16. prikazan je ktroener-

7. prikazana je lirana u mjestu Villar de Cuenca u Španjolskoj, snage 9,8 MWp.

ežu snage do 10 MW jedan veći fotonaponski sustav izravno priključen na javnu ele

getsku mrežu, instaliran u mjestu Heusden u Belgiji, snage 4,7 MWp, a na slici 3.1jedna veća solarna elektrana insta

Slika 3.16. Solarni park, Heusden,

Belgija, snaga 4,7 MWp Slika 3.17. Solarna elektrana, Villar de Cuenca,

Španjolska, snaga 9,8 MWp

3.3.2. riključe mrež 30 MW U posljednje se vrijeme širom svijeta mogu vidjeti solarne elektrane većih snaga, čak i preko

vedenu elektri-nu energiju predaju u elektroenergetski sustav.

Fotonaponski sustavi izravno pu snage od 10 MW do

ni na javnu elektroenergetsku

10 MWp, koje su izravno priključene na javnu elektroenergetsku mrežu i svu proizč

Slika 3.18. Solarni park Zeithain,

u Njemačkoj, snaga 12 MWp Slika 3.19. Solarni park Almeria,

u Španjolskoj, snaga 15 MWp

Ljubomir Majdandžić: Fotonaponski sustavi [Priručnik] 23

Page 28: Ljubomir Majdancic Handbook Fotonapon

Jedan veći solarni park izravno priključen na javnu elektroenergetsku mrežu prikazan je na slici 3.18. Taj solarni park, nazvan "Zeithain", nalazi se u mjestu Zeithain u saveznoj državi Sach-sen u Njemačkoj i ima instaliranu snagu 12 MWp. Na slici 3.19. prikazan je solarni park "Almeria" koji se nalazi u istoimenom mjestu u Španjolskoj, a nazivne je snage 15 MWp.

3.3.3. Fotonaponski sustavi izravno priključeni na javnu elektroenergetsku mrežu snage veće od 30 MW Na slici 3.20. prikazan je jedan veliki solarni park snage 40 MWp, nazvan "Waldpolenz", a instali-ran je u mjestu Brandis, na mjestu nekadašnje vojne zračne luke, u saveznoj državi Sachsen u Nje-mačkoj. Instalirani su moduli od tankog filma tvrtke First Solar na površini 110 hektara, što odgo-vara veličini oko 200 nogometnih terena. Očekuje se godišnja proizvodnja od 40 milijuna kWh električne i oko 25 000 to ioksida. Cij

energije i pri tome će se uštedjet na stakleničkog plina ugljikova dena investicije iznosila je 130 milijuna eura.

Slika 3.20. Solarni park Waldpolenz, Brandis, Njemačka, snaga 40 MWp

Slika 3.21. Solarni park Lieberoser, Turnow-Preilack, Njemačka, snaga 53 MWp

Na slici 3.21. prikazana je fotonaponska elektrana snage 53 MWp, nazvana Solarni park Lie-beroser Heide, do sada najveća u Njemačkoj. Nalazi se u mjestu Turnow-Preilack, na nekadaš-njem vojnom poligonu u Brandenburgu. Očekuje se godišnja proizvodnja od 52 milijuna kWh električne energije i pri tome će se uštedjeti preko 30 000 tona ugljikova dioksida. Cijena investi-cije iznosila je 160 milijuna eura.

3.4. Ugradnja fotonaponskih modula od tankog filma U novije vrijeme, pored dominantne ugradnje fotonaponskih modula od monokristalnog i polikris-talnog silicija, sve se više ugrađuju i fotonaponski moduli s tankim filmom od različitih materijala kao što S i drugi. Na slici 3.22. prikazana su dva primjera ug-radnje fo ma kadm

su amorfni silicij, CdTe, CIS, CIGStonaponskih modula od tankog fil ijeva telurida (CdTe).

Slika 3.22. Primjeri ugradnje fotonaponskih modula od tankog filma kadmijeva telurida (CdTe)

Implementacija novih kurikuluma: Povećanje znanja i informacija o obnovljivim izvorima energije24

Page 29: Ljubomir Majdancic Handbook Fotonapon

ko brže padati u odnosu na fotonaponske module od monokristalnog i polikristalnog silicija. To će prema prognozi Europs-kog udruženja industrije fotonapona (EPIA), zacijelo u budućnosti povećati udio ugrađenih fotona-ponskih modula tankog filma sa skromnih 10 % na predviđenih 25 % do 2013. godine

3.5. Fotonaponski moduli na pročelju građevina Jedno je od važnijih područja primjene fotonaponskih modula i suvremena, energetski učinkovita arhitektura povezana s dizajnom u arhitekturi. Dizajn pročelja daje posebnu karakteristiku izgledu građevina. Energetski učinkovita arhitektura vezana je na novu odredbu Europskog parlamenta, a odnosi se na sve članice Europske unije, prema kojoj nakon 2018. godine svaka zgrada mora proi-zvesti više energije nego što je potroši.

Očekuje se da će cijena fotonaponskih modula od tankog filma, zbog znatno manjeg utroška ma-terijala za izradu ćelija i mogućnosti proizvodnje velikih količina ćelija, dale

Slika 3.23. Fotonaponski moduli od polikristalnog

silicija na južnom pročelju zgrade Slika 3.24. Pročelje zgrade

sa CIC modulima

Na slici 3.23. prikazana je građevina koja na svome pročelju ima ugrađene fotonaponske mo-dule od polikristalnog silicija, a na slici 3.24. prikazana je zgrada koja na svome pročelju ima ug-rađene solarne module od solarnih ćelija tankog filma bakar-indij-diselenida (CIS).

Slika 3.25. Toranj dizala od providnih

solarnih modula, Kulturni centar, Constance, Švicarska

Slika 3.26. Zgrada Udruženja za gradnju drvetom, moduli staklo-staklo i izolacijsko

staklo, München, Njemačka

Ljubomir Majdandžić: Fotonaponski sustavi [Priručnik] 25

Page 30: Ljubomir Majdancic Handbook Fotonapon

Na slici 3.25. prikazan je toranj dizala Kulturnog centara Constance u Švicarskoj, koji na juž-nom pročelju tornja ima ugrađene providne (transparentne) module od solarnih ćelija bez protu-reflektirajućeg zaštitnog sloja, a na slici 3.26. prikazana je zgrada Njemačkog udruženja za gradnju drvetom sa sjedištem u Münchenu u Njemačkoj, s pročeljem od ugrađenih solarnih modu-la u tehnologiji staklo-staklo i izolacijsko staklo.

Slika 3.27. Zgrada čije je pročelje

obloženo solarnim modulima, Slika 3.28. Stubište tornja zgrade

CeramKobe, Japan

ique, providni moduli s izolacijskim staklom, Maastricht, Nizozemska

Na slici 3.27. prikazana je jedna zgrada čije je pročelje obloženo solarnim modulima u gradu Kobe u Japanu, a na slici 3.28. prikazano je stubište tornja zgrade Ceramique u Maastrichtu u Ni-zozemskoj na kojemu su ugrađeni providni moduli s izolacijskim staklom.

3.6. Stakleni krovovi građevina s fotonaponskim modulima Od posebne su važnosti u arhitekturi stakleni krovovi s integriranim fotonaponskim modulima.

Slika 3.29. Krov Epiphanias krstionice, Slika 3.30. Zimski vrt s polupro

Hannover, Njemačka vidnim

modulima od tankog filma

Implementacija novih kurikuluma: Povećanje znanja i informacija o obnovljivim izvorima energije26

Page 31: Ljubomir Majdancic Handbook Fotonapon

Znamo da na pročelja zgrada kao i na krovove (ravne ili kose), tijekom cijele godine dolazi velika količina sunčeva zračenja koja se može iskoristiti za dobivanje električne energije. Dakle, pročelja i krovovi u budućnosti neće samo štititi od vjetra i padalina, nego će postati i sustavi za proizvodnju toplinske i električne energije.

Na slici 3.29. prikazan je krov krstionice Epiphanias u Hannoveru u Njemačkoj, koji se sastoji od modula s izolacijskim staklom, a na slici 3.30. prikazan je jedan zimski vrt s poluprovidnim (engl. semi-transparent) modulima od tankog filma amorfnog silicija [120].

Slika 3.31. Krov staračkog doma, Slika 3.32. Sveučilište za

Strassen, Luksemburg primijenjenu

znanost, Bonn, Njemačka

Na slici 3.31. prikazan je krov staračkog doma u Strassenu u Luksemburgu, koji se sastoji od modula s izolacijskim staklom, a na slici 3.32. prikazan je krov Sveučilišta za primijenjenu zna-nost u Bonnu u Njemačkoj, izveden od modula s izolacijskim staklom.

Slika 3.3Ministarstva unu ke

ošku ska

ekološku gradnju u gradu Boxtelu u Nizozemskoj, koji se također sastoji od izvedenih modula u tehnologiji staklo-staklo.

3. Akademija za usavršavanje tarnjih poslova Njemač

Slika 3.34. Informacijski centar za ekolgradnju, Boxtel, Nizozem

Na slici 3.33. prikazan je krov koji se sastoji od modula izrađenih u tehnologiji staklo-staklo, Akademije za usavršavanje Ministarstva unutarnjih poslova Njemačke u saveznoj državi Rhine-Westphalia, a na slici 3.34. prikazan je krov Informacijskog centra za

Ljubomir Majdandžić: Fotonaponski sustavi [Priručnik] 27

Page 32: Ljubomir Majdancic Handbook Fotonapon

3.7. Nadstrešnice za vozila od fotonaponskih modula Velike slobodne neiskorištene površine nalaze se na parkirališnim mjestima, a mogle bi se iskoris-titi za postavljanje nadstrešnica, koje, osim što mogu štititi od Sunca, kiše, tuče i snijega, mogu poslužiti i za dobivanje električne energije. (Slika 3.35. i 3.36.)

S obzirom na to da se u blizini takvih objekata nalaze i građevine koje troše električnu energi-ju, odnosno već postoji elektrodistribucijska mreža, ugrađeni fotonaponski sustavi mogu se izrav-no priključiti na javnu elektroenergetsku mrežu preko tzv. kućne instalacije. Također je moguće, i o tome se razmišlja, da vozila koja imaju električni pogon izravno pune svoje akumulatore stru-jom proizvedenom s fotonaponske plaćajući odgovarajućim žetonima, novcem ili karticom.

Slika 3.35. Manja nadstrešnica od fotonaponskih modula

Slika 3.36. Mjesta za parkiranje većeg trgovačkog centra s fotonaponskim modulima

3.8. Fotonaponski moduli ugrađeni na autocestama Na slici 3.37. prikazan je dio autoceste A 92 u Njemačkoj na kojoj je u dužini 1,2 km na južnom kraku ugrađeno 600 kW fotonaponskih modula za proizvodnju električne energije i predaju u jav-nu elektroenergetsku mrežu.

Sl 1,2 km

Na slici 3.38. je prikazan je dio autoceste u Švicarskoj, s ugrađenih 100 kW fotonaponskih mo-režu.

ijesne baštine, pokazuju primjeri na slikama 3.39. i 3.40. Zacijelo je

ika 3.37. Autocesta (A 92) u dužinisa 600 kW FN modula, Njemačka

Slika 3.38. Autocesta sa 100 kW FN modula, Švicarska

dula za proizvodnju električne energije i predaju u elektroenergetsku m

3.9. Fotonaponski moduli na zaštićenim spomenicima kulture Da se fotonaponski sustavi mogu ugrađivati i na zaštićenim spomenicima kulture ili unutar zaš-tićenih područja kulturno-pov

Implementacija novih kurikuluma: Povećanje znanja i informacija o obnovljivim izvorima energije28

Page 33: Ljubomir Majdancic Handbook Fotonapon

jedna od važnih zaštićenih građevina i dvorana za audijencije Pavla VI. u Vatikanu, no ona, una-toč tome, na svome krovu ima fotonaponske module snage 220 kWp. (Sliku 3.14.)

Slika 3.39. Fotonaponski moduli na krovu

crkve kao zaštićenoga kulturnog dobra Slika 3.40. Fotonaponski moduli na zvoniku

crkve, Steckborn, Švicarska

a je niz zakon-skih i podzakonskih propisa, kao štu su Pravilnik o korištenju obnovljivih izvora energije i koge-neracije, Tarifni sustav za proizvodnju električne energije iz obnovljivih izvora energije i koge-neracije, Uredba o naknadama za poticanje proizvodnje električne energije iz obnovljivih izvora energije i kogeneracije i Pravilnik o stjecanju statusa povlaštenog proizvođača električne energije.

Dakle, navedenim zakonskim i podzakonskim propisima od 1. srpnja 2007. godine stekli su se uvjeti da svi oni koji žele ugraditi fotonaponski sustav mogu dobiti status povlaštenog proizvođa-ča električne energije, i tako dobiti naknadu za isporučenu električnu energiju u javnu elektroe-nergetsku mrežu.

Do sada je u Hrvatskoj instalirano oko desetak fotonaponskih sustava, uglavnom manjih sna-ga, koji su spojeni na javnu elektroenergetsku mrežu. Neki od tih sustava prikazani su na slikama od 3.41. do 3.46. Većina prikazanih fotonaponskih sustava u tijeku je ishođenja potrebne doku-mentacije glede stjecanja statusa povlaštenog proizvo i Ugov im operatorom

3.10. Fotonaponski sustavi u Republici Hrvatskoj priključeni na javnu elektroenergetsku mrežu preko kućne instalacije Temeljem Uredbe o minimalnom udjelu električne energije proizvedene iz obnovljivih izvora energije i kogeneracije, a čija se proizvodnja potiče, u Republici Hrvatskoj donesen

đača električne energije, nakon čega slijed tržišta energije. or o otkupu električne energije s hrvatsk

Slika 3.41. Fotonaponski sustav, Kadina Glavica, Drniš, snaga 6,12 kWp

Slika 3.42. Fotonaponski sustav, Čakovec, snaga 6,72 kWp

Ljubomir Majdandžić: Fotonaponski sustavi [Priručnik] 29

Page 34: Ljubomir Majdancic Handbook Fotonapon

Slika 3.43. Fotonaponski sustav,

Metković, snaga 9,69 kWp Slika 3.44. Fotonaponski sustav kuće Stilin,

Zagreb, snaga 36,1 kWp

Slika 3.45. Solarni krov u Španskom,

Zagreb, snaga 9,59 kWp Slika 3.46. Solarna elektrana u Rijeci,

snaga 9,9 kWp

3.11. Potrebna površina za proizvodnju energije iz fotonaponskih sustava Ovisno o tome kakvi su fotonaponski moduli, odnosno jesu li izrađeni od monokristalnih ili polik-ristalnih ćelija ili su moduli od tankog filma (CIS), (CIGSS) (CdTe) ili amorfnog silicija, bit potrebna i nagu pojedi

će različita površina za određenu s nog modula, slika 3.47.

monokristalne ćelije 7 m2 – 9 m2

ćelije visokog stupnja djelovanja 6 m2 – 7 m2

polikristalne ćelije 7,5 m2 – 10 m2

bakar-indij-diselenid (CIS) 9 m2 – 11 m2

kadmijev telurid (CdTe) 12 m2 – 17 m2

amorfni silicij 14 m2 – 20 m2

Slika 3.47. Potrebna površina za smještaj fotonaponskih modula snage 1 kWp

Implementacija novih kurikuluma: Povećanje znanja i informacija o obnovljivim izvorima energije30

Page 35: Ljubomir Majdancic Handbook Fotonapon

Potr kih modula ave u kojima želimomoguće veću snagu fotonaponskog sustava, a time i više električne energije.

ju električne energije od 270 je da za istu količinu proizvedene električne energije

ebna površina za smještaj fotonapons na što manjoj površini, ili površini koja nam stoji na raspolaganju, dobiti što je

bitna je za manje fotonaponske sust

Na slici 3.48. dana je usporedba potrebne površine za proizvodnTWh iz različitih izvora energije. Uočljivo najmanju površinu zauzima korištenje sunčeve energije, bilo u solarnim termoelektranama ili foto-naponskim modulima.

2832

36422

105218

28328

8094

0100002000030000400005000060000700008000090000

100000110000120000

1Solar Vjetar Biomasa Nafta Plin

km2

Slika 3.48. Usporedba potrebne površine za proizvodnju električne energije iz različitih izvora

Bez obzira na to je li riječ o fotonaponskom sustavu izravno spojenom na javnu mrežu ili spo-jenom na javnu mrežu preko kućne mreže, najvažnija i trenutačno najskuplja komponenta cijelog sustava su fotonaponski moduli.

Ostale komponente fotonaponskog sustava (spojna kutija sa zaštitnom opremom, kabeli isto-smjernog razvoda, glavna sklopka za odvajanje, izmjenjivač dc/ac, kabeli izmjeničnog razvoda, brojila predane i preuzete električne energije) još su uvijek ispod 50 % od ukupne investicije.

Na slici 3.49. prikazan je udio cijene modula u ukupnoj cijeni fotonaponskog sustava iz 2004. godine, kao i realna predviđanja od 2010. godine do 2050. godine. U 2004. godini cijena modula iznosila je oko 3 eura po vatu vršne snage (€/Wp), dok je ostatak sustava, odnosno ostale kompo-nente fotonaponskog sustava, iznosio oko 2 €/Wp.

Tijekom idućeg razdoblja jasno se vidi da će cijena fotonaponskih modula, kao i ostalih kom-ponenti sustava padati. Tako će 2020. godine cijena modula iznositi oko 1 €/Wp dok će isto toliko iznositi i ostale komponente fotonaponskog sustava. Već 2030. godine cijene će pasti za 50 % u odnosu na 2020. godinu, tako da će cijena modula iznositi oko 0,5 €/Wp, koliko i ostale kompo-nente fotonaponskog sustava.

Dugoročno se predviđa da će ukupna cijena fotonaponskog sustava (moduli i ostala oprema sustava) iznositi oko 0,5 €/Wp, što će dati daleko najpovoljniju proizvodnu cijenu električne ener-gije u odnosu na bili kojo izvor energije, bio on obnovljiv ili neobnovljiv.

Ljubomir Majdandžić: Fotonaponski sustavi [Priručnik] 31

Page 36: Ljubomir Majdancic Handbook Fotonapon

0

1

2

3

4

5

6

2004 2010 2020 2030 2050

Ostatak sustava

Moduli€/Wp

Slika 3.49. Udio cijene modula u ukupnoj cijeni fotonaponskog sustava

3.12Svaki bi objekt morao imati gromobransku instalaciju, temeljni uzemljivač i odvodnike prenapona na

irnica za izjednačenje potencijala.

ke (grmljavina) i mehaničke učinke. Zapravo su,

g vijeka osigurao siguran i neprekidan rad fotonaponskog sustava, pot

loj električnoj opremi i uređajima zbog električne povezanost između fotonaponskog sustava i električne instalacije u gra-đevini. Zaštita fotonaponskih sustava od atmosferskih i induciranih prenapona mora biti u skladu s normama Europske unije: EN 60364-7-712 (električna instalacija fotonaponskog sustava), EN 61173 (zaštita od prenapona nastalih u fotonaponskom sustavu), EN 62305 (gromobrani) i EN 62305-2 (očekivani rizici oštećenja fotonaponskih sustava).

Kod gromobranske instalacije imamo nekoliko bitnih elemenata u zaštiti zgrada i drugih obje-kata od udara groma. Prvi je element hvataljka. To je najistureniji dio gromobrana i njegova je zadaća da na sebe privuče i preuzme udarac groma i tako zaštiti objekat ispod sebe. Pojavljuje se

. Sigurnosna zaštita fotonaponskih sustava

izmjeničnoj strani, a ako građevina ima i solarne fotonaponske module, tada bi odvodnike prenapona morala imati i na istosmjernoj strani. Na gromobransku instalaciju, odnosno na temeljni uzemljivač, vezana je sab

3.12.1. Gromobranska instalacija Grom nastaje kratkotrajnim pražnjenjem statičkog atmosferskog elektriciteta između oblaka i zemlje, a ima napon od sto milijuna volti, jakost nekoliko desetaka tisuća ampera, u razdoblju od 1 do 100 milisekundi, uz naglo zagrijavanje zraka do 30 000 °C, uslijed čega nastaje grmlja-vina. Grmljavina se čuje nakon munje ili bljeska, zbog jakog zagrijavanja i ekspanzije zraka unutar kanala munje. Izbijanje atmosferskog elektriciteta ima svjetlosne (linijska munja, trakas-ta munja, loptasta munja, munja sijevalica), akustič

munja i grom dio iste pojave, samo se munja vidi prije nego što se čuje grom jer svjetlo pu-tuje brže od zvuka.

S obzirom na to da su fotonaponski sustavi obično instalirani na krovovima kuća ili na velikim slobodnim površinama, to u začetku povećava vjerojatnost od udara groma (atmosferskih prena-pona). Da bi se tijekom životno

rebno je predvidjeti cjelokupnu zaštitu od atmosferskih i induciranih prenapona već prilikom projektiranja fotonaponskog sustava, a mjere zaštite sustavno provoditi tijekom montaže.

Posljedice udara groma na fotonaponske module osjetit će se i na osta

Implementacija novih kurikuluma: Povećanje znanja i informacija o obnovljivim izvorima energije32

Page 37: Ljubomir Majdancic Handbook Fotonapon

u dvama osnovnim oblicima: kao šipka ili kao uže. Drugi je zadatak gromobranske instalacije da prihvaćenu struju groma sigurno odvede od hvataljke u zemlju. Za to se postavlja jedan ili više odvoda. Oni moraju izdržati zagrijavanje uzrokovano prolaskom struje groma kroz njih. Treća im je zadaća da se struja groma što bolje odvede u zemlju. Za to služe uzemljivači koji se ukapaju u zemlju i spajaju na odvod. Njihov otpor mora biti što manji kako bi i pad napona na njima zbog prolaska struje groma bio što manji. Odvod gromobrana ima upravo taj napon i ako on nije do-voljno malen, mogu nastati preskoci s odvoda prema drugim predmetima u blizini, pogotovo oni-ma koji su uzemljeni na drugačiji način, kao npr. vodovodne ili plinske instalacije.

Da se ne bi dogodili takvi povratni preskoci, nastoji se otpor uzemljenja, a time i pad napona na njemu, izvesti što manjim. Često se i provodi mjera izjednačavanja potencijala. To znači da se električki povežu uzemljivač i metalni dijelovi koji dolaze iz okoline. Na taj su način spriječeni preskoci koji bi mogli nastati zbog razlike napona na gromobranu i drugim uzemljenim dijelovima.

Slika 3.50. Fotonaponski sustav i gromobranska instalacija građevine

za izjednačenje potencijala. Pri tome pos

Kod postavljanja fotonaponskih modula na krov kuće s postojećom gromobranskom instalaci-jom, oštećenje se fotonaponskog sustava minimizira dopuštenom udaljenošću između fotonapon-skih modula i gromobranske instalacije, kao što prikazuje slika 3.50. Udaljenost između fotonaponskih modula i gromobranske instalacije na krovu treba biti veća od 0,5 m. Ako nije mo-guće ostvariti udaljenost veću od 0,5 m, potrebno je fotonaponske module vodljivo spojiti s gro-mobranskom instalacijom koja je spojena s uzemljenjem, da struja udara groma ne bi tekla kon-strukcijskim okvirom fotonaponskih modula.

3.12.2. Izjednačenje potencijala Izjednačenje potencijala je galvansko povezivanje svih metalnih masa. Vodič za izjednačenje po-tencijala priključuje sve metalne vodove objekta na sabirnicu

toji mogućnost da se međusobno spaja više vodova koji se onda priključuju preko glavnog vo-diča za izjednačenje potencijala na sabirnicu izjednačenja potencijala. Vodič za izjednačenje po-tencijala označava se kao zaštitni vodič zelenožutom bojom.

Ljubomir Majdandžić: Fotonaponski sustavi [Priručnik] 33

Page 38: Ljubomir Majdancic Handbook Fotonapon

i vodičima čiji pre

dalekovoda, atmosferskog izbijanja oblak-oblak ili induciranog napona u sekciji niskog napona. Odvodnici prenapona predstavljaju zaštitu od atmosferskih izboja za mrežno vezani izmjenivač, kao i za ostalu opremu koja se nalazi u objektu.

Mrežno vezani izmjenjivač štiti se od atmosferskih pražnjenja, koja se mogu pojaviti na okvirima fotonaponskih modula koji su postavljeni na krovu građevine, odvodnikom prenapona na istosmjernoj DC strani, što je na slici 3.50. označeno brojem 1. Odvodnici prenapona na izmjeničnoj strani AC štite mrežno vezani izmjenjivač i ostala trošila u građevini od prenapona koji dolaze iz električne mreže, što je na slici 3.50. označeno brojem 5 ili 3. Odvodnici prenapona na istosmjernoj DC strani odabiru se prema naponu praznog hoda fotonaponskog izvora (ukupnog broja spojenih modula). Odvodnici prenapona na istosmjernoj i na izmjeničnoj strani, kao i okviri fotonaponskih modula, spajaju se na sabirnicu za izjednačenje potencijala.

Ako je udaljenost između priključno sabirničkog polja fotonaponskih modula i izmjenjivača DC/AC manja od 25 m, preporučuje se da se samo na jednom mjestu ugradi odvodnik prenapona. Na slici 3.51. prikazan je fotonaponski sustav s ugrađenim odvodnicima prenapona u neposrednoj blizini izmjenjivača i priključnog sabirničkog polja fotonaponskih modula. Dakle, zaštita mora biti osigurana ne samo na izlaznoj strani izmjenjivača, nego i na izlaznoj strani fotonaponskih modula.

Glavno izjednačenje potencijala obuhvaća cijeli objekt, a izvodi se zbog sprječavanja unošenja opasnih vanjskih potencijala u objekt, zbog sprječavanja pojave razlike potencijala u objektu u kojem uvijek postoji velik broj instalacija s vodljivim dijelovima koje nije moguće međusobno izolirati. Kada se u zgradi izvede glavno izjednačenje potencijala, cijela zgrada čini jedan siguran sustav u kojemu je mala vjerojatnost pojave opasnih napona dodira. U svakom objektu mora pos-tojati sabirnica za izjednačenje potencijala i na nju se spajaju svi vodljivi dijelovi: zaštitni vodiči PE, PEN vodiči i glavni zemljovod, uzemljenja, cijevi i metalni dijelovi drugih instalacija u zgradi kao i metalni dijelovi konstrukcije zgrade. Glavno se izjednačenje potencijala izvod

sjek ne smije biti manji od polovice presjeka najvećega zaštitnog vodiča u objektu, ni manji od 6 mm2 za Cu, a ne mora biti ni veći od 25 mm2 za Cu.

3.12.3. Odvodnici prenapona Prenapon se javlja u slučaju izravnog udara groma u objekt, udara groma u fazni ili dozemni vodič

Slika 3.51. Zaštita fotonaponskog sustava uzemljenjem i odvodnicima prenapona

Implementacija novih kurikuluma: Povećanje znanja i informacija o obnovljivim izvorima energije34

Page 39: Ljubomir Majdancic Handbook Fotonapon

mora dobro provesti struju groma u zem- mora biti što manji. Taj otpor ovisi o karakteristikama zemljišta

, kako bi se ukupni otpor smanjio.

ja kroz zemlju, stvara se n

13.13. Fotonaponski sustavi u Europi i svijetu Tržište fotonaponskih sustava imalo je do sada snažan rast, što će se sigurno nastaviti i u sljede-ćim godinama. Do kraja 2009. godine u svijetu je instalirano blizu 23 GW fotonaponskih sustava, slika 3.52. U ugradnji fotonaponskih sustava prednjači Europa u kojoj je instalirano 16 GW i koja obuhvaća oko 70 % ukupno instaliranih sustava, zatim slijedi Japan sa 2,6 GW, SAD sa 1,6 GW a ostalo otpada na ostatak svijeta.

Europsko udruženje industrije fotonapona EPIA (engl. European Photovoltaic Industry Asso-ciation), koje broji preko 200 tvrtki u svijetu koje se bave industrijom fotonaponske tehnologije (95 % europskih tvrtki, odnosno 80 % svjetskih), dalo je jasnu poruku i predviđanja do 2014. go-dine, s pogledom i do 2020. odnosno 2040. godine.

EPIA predviđa (a sve što su do sada prognozirali, znatno je i nadmašeno) da će solarna fotona-ponska tehnologija do 2020. godine pokriti 12 % u Europskoj uniji potrošene električne energije, a 2040. godine čak 28 %. Također su iznijeli podatak da je 2008. godine u industriji fotonaponske tehnologije izravno radilo 130 000 radnika te posredno još 60 000. Njihova je procjena da će 2020. godine raditi oko 1,4 milijuna radnika, a 2030. godine čak 2,2 milijuna radnika na području fotonaponskih sustava.

Udio Europe na tržištu fotonaponskih sustava u 2009. godini iznosio je 78 % (5618 MW), za-tim slijedi SAD (477 MW) sa 7 % i Japan (484 MW) sa 7 % te Južna Koreja s 2 % (168 MW) i Kina s takođ lika 3.53.)

Na primjeru TN-S sustava, kako prikazuje slika 3.51., vod faze L i neutralnog vodiča N preko AC odvodnika prenapona spojeni su sa zaštitnim vodičem PE. PE vodič je spojen na sabirnicu za izjednačenje potencijala, a ona je spojena na gromobransku instalaciju koja vodi na uzemljivač građevine. Na slici su prikazane dvije grupe DC odvodnika prenapona. Prva se grupa postavlja neposredno u spojnoj kutiji fotonaponskih modula i odvodi atmosferski prenapon s fotonaponskih modula u uzemljivač. Druga se grupa postavlja na kraju istosmjernog kabela prije spajanja na mrežno vezani izmjenjivač. Ona štiti mrežno vezani izmjenjivač od induciranog napona u sekciji niskog napona.

3.12.4. Uzemljivači i sustavi uzemljenja Bitan dio gromobranske instalacije je i uzemljivač. Onlju, drugim riječima njegov otporu koje se ukopava uzemljivač i o geometriji samog uzemljivača. Karakteristika zemljišta bitna za izvedbu dobrog uzemljivača jest specifični otpor tla, a on se definira kao otpor koji struji pruža kocka od homogenog zemljišta s veličinom stranica od 1 m. Ako je specifični otpor veći, onda se mora ići na izvedbu uzemljivača većih dimenzija

Ako konstrukcija fotonaponskih modula nije vodljivo spojena s gromobranskom instalacijom ili sama kuća nema gromobransku instalaciju, potrebno je konstrukciju fotonaponskih modula iz-ravno spojiti s uzemljenjem.

Uzemljivači najčešće dolaze u sljedećim izvedbama: trakasti (u obliku metalne trake koja se zakapa u zemlju, a traka je najčešće od pocinčanog čelika, rjeđe od bakra), štapni (u obliku metal-ne šipke ili cijevi koja se ukopa okomito u zemlju) i temeljni (metalni vodiči koji se postavljaju u temelje objekta i preko velike površine betona dolaze u kontakt s okolnom zemljom).

Prilikom prolaska struje kroz uzemljivač i njezina daljnjeg rasprostirana zemlji raspodjela potencijala najčešće u obliku tzv. potencijalnog lijevka. To znači da je po-

tencijal najviši uz sam uzemljivač, a s povećanjem udaljenosti od uzemljivača naglo opada. To je logično, jer struja pravi najveći pad napona dok se rasprostire na malom području oko uzemljiva-ča. Kad od njega malo odmakne, ima pred sobom mnogo veću površinu i stoga manji otpor pa su i padovi napona manji.

er 2 % (160 MW). Na ostatak svijeta odnosi se preostalih 4 % (309 MW). (S

Ljubomir Majdandžić: Fotonaponski sustavi [Priručnik] 35

Page 40: Ljubomir Majdancic Handbook Fotonapon

1166 1428 1761 2229 28233924

53236929

9360

15677

22893

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

20000

22000

24000

26000

1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009

snag

a, M

W

Slika 3.52. Godišnja ukupna snaga u svijetu instaliranih fotonaponskih sustava

Europa; 78%

Japan; 7%

USA; 7%

Južna Koreja; 2%

Ostatak svijeta; 6%

Slika 3.53. Tržišni udjeli fotonaponskih sustava u svijetu 2009. godine

U svijetu je 2009. godine instalirano 7,2 GW fotonaponskih sustava. Ovome je znatan doprinos dalo snažno razvijeno europsko tržište fotonaponske tehnologije. U Europskoj uniji instalirano je 2009. godine 5,6 GW, što je 78 % ukupno instaliranih fotonaponskih sustava te godine u svijetu.

U Europi dominira Njemačka, koja je 2009. godine instalirala novih 3800 MW, što je 53 % fotonaponskih sustava instaliranih u svijetu, odnosno 68 % instaliranih fotonaponskih sustava u Europi te godine. Njemačka, s ukupno 10 000 MW fotonaponskih sustava, uvjerljivo je na prvom mjestu, ne samo u Europi nego i u svijetu.

Iza Njemačke s 3800 MW u 2009. godini dolazi Italija sa 730 MW, Češka Republika s 411 MW, Belgija s 292 MW, Francuska s 185 MW itd. (Tablica 3.1.)

Implementacija novih kurikuluma: Povećanje znanja i informacija o obnovljivim izvorima energije36

Page 41: Ljubomir Majdancic Handbook Fotonapon

Tablica 3.1. Godišnji pregled i udjeli pojedinih zemalja u tržištu fotonaponskih sustava do 2014. godine Zemlja Oznaka 2007. 2008. 2009. 2010.P 2011. P 2012. P 2013. P 2014. P

Belgija EPIA* 18 50 292 140 160 200 220 240 EPIA** 200 220 240 260 280 Bugarska EPIA* 0 2 7 15 40 60 80 100 EPIA** 20 100 150 200 250 Češka EPIA* 3 51 411 900 100 130 150 175 EPIA** 1000 425 450 475 500 Francuska EPIA* 11 46 185 500 540 580 620 660 EPIA** 700 860 1100 1200 1300 Njemačka EPIA* 1107 2002 3800 3000 3000 3000 4000 4000 EPIA** 4500 4000 4000 5000 5500 Grčka EPIA* 2 11 36 100 125 145 165 190 EPIA** 115 250 400 450 585 Italija EPIA* 70 338 730 900 950 1000 1100 1200 EPIA** 1200 1250 1500 1750 2000 Portugal EPIA* 14 50 32 70 75 80 85 90 EPIA** 100 150 180 220 250 Španjolska EPIA* 560 2605 69 600 500 550 605 675 EPIA** 650 750 820 940 1060 UK EPIA* 4 6 10 20 80 150 200 250 EPIA** 40 100 200 350 500 Ostatak 00 400 EPIA* 16 92 46 45 100 200 3 Europe EPIA** 190 300 650 950 1250 Ukupno EPIA* 1806 5252 5618 6290 5670 6095 7525 7980 EU EPIA** 8715 8405 9690 11795 13475 Kina EPIA* 20 45 160 160 250 300 400 600 EPIA** 600 1000 1250 1800 2500 Indija EPIA* 20 40 30 50 100 150 200 250 EPIA** 300 500 700 900 1500 Japan EPIA* 210 230 484 700 900 1000 1100 1200 EPIA** 1200 1800 2000 2200 2400 SAD EPIA* 207 342 477 600 1200 1500 2000 3000 EPIA** 1000 2000 3000 4500 6000 Ostatak EPIA* 168 373 447 380 400 480 590 700 svijeta EPIA** 900 1700 2450 3400 4100 Ukupno EPIA* 625 1030 1598 1890 2850 3430 4290 5750 bez EU EPIA** 4000 7000 9400 12800 16500 UKUPNO EPIA* 2430 6283 7216 8180 8520 9515 11825 13810 EPIA** 12715 15405 19090 24595 29975EPIA – European Photovoltaic Industry Association (Europsko udruženje industrije fotonapona) EPIA* – umjereniEPIA** – politička potpora 201

z pol

rema globalnom zatopljenju i klimatskim promjenama te u

rast

0.P do 2014.P – procijenjene vrijednosti

U tablici 3.1. ujedno je dana i projekcija razvoja fotonaponske tehnologije Europskog udruže-nja industrije fotonapona (EPIA) od 2010. do 2014. godine sa umjerenim i ubrzanim rastom, u

itičku potporu parlamenata. Vidljivo je da se uz političku potporu, koja i sada postoji u većini zemalja, može očekivati 2014. godine novih 30 GW fotonaponskih sustava, dok bi to uz umjereni rast iznosilo svega 14 GW.

U slučaju veće političke odgovornosti pz političku potporu fotonaponskim tehnologijama, europsko bi tržište fotonapona zabilježilo

rast sa 5,6 GW u 2009. godini na 13,5 GW u 2014. godini.

Ljubomir Majdandžić: Fotonaponski sustavi [Priručnik] 37

Page 42: Ljubomir Majdancic Handbook Fotonapon

no m iz

ra imulaci dim zion nj bli njnaponskih sustava

iše pr kojima se e si irati ton ski ava to f-CASTPVPS, Greenius, Homer, PVcad, PV Design Pro, PVS, PV , PV T, IM

Design SMA i mnogi drugi. Većin ede rogr mož eđ o se na istim nim a. je ne d l m ovede stvarnom oto sk av im m

ijenjati ulazne parametre te tako istraživati i procjenjivati različite konfiguracije fotona- sustava s obzirom na dugoročno dobiven ktri nern je P stav (eng oto ic G aph Info on ) je

nu proizvodnje električne energije iz fotonaponskih sustava na temel ljovida u Europi, goza ziji, gdje postoje stotine meteoroloških mjernih postaja gdje se izravno ili

eizravno mje o zračenje. On je dio SOLAREC (engl. El ity ) akcije s i obnovljivih izvora energije u Europskoj uniji kao ivo go

nog izvora energije. ljene u PVGIS bazi podataka za E pu s tri ra zo

, a to su: zemljopisni podaci (administrativne granice, gra , kl i p (d st ho plohe, om i globalnog ozra op i k gi

ma iskor en ) i al je ab od go ozračenosti, godišnja proizvodnja električne energ tim ut

odinu)

4. Proračun fotonaponskog sustava s eko msko anal om

4.1. Progfoto

mi za s ju, en ira e i o kova e Postoji v ograma mož mul rad fo apon h sust kao š su PV hart, D *Sol SYS SOLD , So-lEm, Sunny a nav nih p ama e se m usobn uspo-ređivati jerrezultatima

temelje ulaznim na

parametrimradu f

Posto dih sust

etalj uspore be simu acija sjerenja pr napon a. Pri s ulacija a mo-

žemo monskihp u ele čnu e giju.

Bita VGIS su l. Ph volta eogr ical rmati System koji da proc-je ju zemAfrici i ju padnoj An ri sunčev Solar ectric Actionkoja doprino i primjen održ g i du ročnosigur

Vrste podataka sprem uro adrže grupe zina re lucije1 × 1 km dovi) imatsk odaci nevnaozračeno rizontalne jer difuznog čenja, timaln ut na ba FNmodula za ksimalno ištenje ergije region ni pros ci za iz rana p ručja ( dišnjasuma ije, op alni k nagiba FN modula krozcijelu g .

Slika 4.1. Temeljna shema simulacijskog programa PVS

ali rezolucije 2 × 2 km. Baza podataka za mediteranske zemlje, Afriku i jugozapadnu Aziju sadrži prve dvije grupe ra-

zina kao i za Europu (geografski podaci i klimatski podaci)

Implementacija novih kurikuluma: Povećanje znanja i informacija o obnovljivim izvorima energije38

Page 43: Ljubomir Majdancic Handbook Fotonapon

ofer institutu za solarnu energiju ačkoj, može se si-

azne parametre lokacije na kojoj je instaliran FN

ergije može dati in-toga može izravno iskoristiti, koliko se električne ener-

ličine sunčeva zračenja na hor

Pomoću simulacijskog programa PVS razvijenog na Fraunh(engl. Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE) u Freiburgu, u Njemmulirati rad fotonaponskog sustava, koristeći ulsustav, odabrane module i izmjenjivač dc/ac. (Slika 4.1)

Navedeni program proračunava, za određenu lokaciju, koliko električne enstalirani fotonaponski sustav, koliko se od gije predaje u mrežu, koliki je solarni stupanj pokrivanja u odnosu na potrošnju električne energije te koliko energije treba uzeti iz mreže da bi se zadovoljile energetske potrebe zgrade, ako se radi o FN sustavu priključenom na javnu elektroenergetsku mrežu preko kućne instalacije.

Navedeni program provodi simulaciju za određenu lokaciju na temelju ulaznih parametara FN sustava (snaga FN generatora, vrsta modula, kut nagiba, tip i snaga izmjenjivača dc/ac) i godišnje potrošnje zgrade prema dijagramu opterećenja. Nakon provedene simulacije dobiva se izvješće s rezultatima simulacije. Ti su rezultati mjesečne i godišnje prosječne ve

izontalnu plohu, sunčeva zračenja na kut nagiba krova, stupnja djelovanja FN sustava, stupnja djelovanja dc/ac izmjenjivača, omjera učinkovitosti i solarni stupanj pokrivanja.

Slično simulacijskom programu PVS radi i simulacijski program PV*SOL koji je razvila tvrt-ka Valentin Energie Software GmbH iz Berlina, čiji je glavni izbornik dan na slici 4.2.

Slika 4.2. Glavni izbornik simulacijskog programa PV*SOL

Slika 4.3. prikazuje izbornik odabira vrste i broja modula za određenu lokaciju na kojoj je in-staliran fotonaponski sustav, kao i kut nagiba i azimut modula simulacijskog programa Sunny De-sign; V1.31 tvrtke SMA iz Njemačke. Bitno je napomenuti da se za lokaciju mogu odabrati razne zemlje i gradovi diljem Europe i svijeta. Također se mogu uzeti različite vrste modula od različitih proizvođača te s određenim brojem fotonaponskih modula dobiti željenu snagu FN sustava.

Navedeni programi otonaponskog sustava za određenu lokaciju, na temelju ulaznih parametara sustava, kao što su snaga FN generatora, vrs-ta m

uglavnom provode simulaciju, tj. dimenzioniranje f

odula i kut nagiba modula, vrsta i snaga izmjenjivača. Nakon provedene simulacije dobiva se završno izvješće s rezultatima simulacije.

Ljubomir Majdandžić: Fotonaponski sustavi [Priručnik] 39

Page 44: Ljubomir Majdancic Handbook Fotonapon

Slika 4.3. Odabir modula simulacijskim programom Sunny Design; V1.31, SMA

4.2. Ekonomska analiza i povrat investicije u fotonaponski sustav Pored navedenih simulacijskih programa postoje i jednostavniji načini pomoću kojih se dovoljno precizno, a brzo, može izračunati godišnja proizvedena električna energija iz instaliranoga fotona-ponskog sustava. Zbog toga ćemo definirati neke temeljne pojmove, kao omjer učinkovitosti.

Bitan je pokazatelj fotonaponskog sustava, pored stupnja djelovanja modula i stupnja djelova-nja izmjenjivača, omjer učinkovitosti fotonaponskog sustava. Omjer učinkovitosti PR (engl. Per-formance Ratio) definira se kao omjer između stvarno dobivene električne energije fotonaponskog sustava i električne energije na ulazu u sustav. Taj se omjer kreće između 70 % i 85 % i veći je za bolje fotonaponske sustave.

e Omjer učinkovitosti PR:

st

FN

EPRE

=

gdje je: Est – stvarno dobivena energija iz fotonaponskog sustava, kWh EFN – dobivena energija iz fotonaponskih modula, kWh

e Dobivena energija iz fotonaponskih modula:

FN Z m mE E Aη= ⋅ ⋅ kWh gdj

e je: EZ – upadna energija sunčeva zračenja na module, kWh/m2

ηm – stupanj djelovanja modula Am – površina modula, m2

Implementacija novih kurikuluma: Povećanje znanja i informacija o obnovljivim izvorima energije40

Page 45: Ljubomir Majdancic Handbook Fotonapon

Primjer: Fotonaponski moduli površine 80 m2 postavljeni su na krov građevine pod kutom 30° i azimutom 0°. Stupanj je djelovanja modula ηm = 0,13. Omjer učinkovitosti PR iznosi 80 %. Koliko će godi-šnje električne energije dati fotonaponski sustav nazivne snage 10 kWp ako je instaliran u Zagre-bu, Zadru, Varaždinu, Splitu, Sisku, Rijeci, Puli, Osijeku, Hvaru i Dubrovniku te koliko iznosi specifična godišnja proizvedena električna energija za navedene gradove?

Rješenje: Za navedene gradove uzet ćemo srednju dnevnu ozračenost prema jugu nagnute plohe pod kutom od 30° i azimutom 0° (vidi Majdandžić; Solarni sustavi – Teorijske osnove, projektiranje, ugrad-nja i primjeri izvedenih projekata pretvorbe energije sunčevog zračenja u električnu, toplinsku i energiju hlađenja, Nakladnik Graphis d.o.o., Zagreb). Grubo možemo uzeti upadnu energiju sun-čeva zračenja za navedene gradove sa karte srednje godišnje ozračenosti vodoravne plohe ukup-nim sunčevim zračenjem u Republici Hrvatskoj (vidi: Dodatak).

Temeljem zadanih parametara, a pomoću gore navedenih jednadžbi, možemo izračunati elek-tričnu energiju koju će godišnje dati fotonaponski sustav nazivne snage 10 kWp instaliran u neko-liko gradova u Republici Hrvatskoj. Ti su rezultati, kao i specifična godišnja proizvedena elek-trična energija za navedene gradove, prikazani u tablici 4.1.

Tablica 4.1. Dobivena električna energija iz fotonaponskog sustava nazivne snage 10 kWp instaliranoga u nekoliko gradova u Republici Hrvatskoj

grad

upadna energija sunčeva zračenja na

nagnute module, EZ, kWh/m2

dobivena energija iz fotonaponskih

modula, EFN, kWh

dobivena el. energija iz fotonaponskog

sustava, Est, kWh

specifična godišnja proizvedena el. energija kWh/kWp

Zagreb 1 370 14 248 11 398 1 140 Zadar 1 660 17 264 13 811 1 381 Varaždin 1 330 13 832 11 066 1 107 Split 1 720 17 888 14 310 1 431 Sisak 1 350 14 040 11 232 1 123 Rijeka 1 470 15 288 12 230 1 223 Pula 1 580 16 432 13 146 1 315 Osijek 1 370 14 248 11 398 1 140 Hvar 1 780 18 512 14 810 1 481 Dubrovnik 17 784 14 227 1 423 1 710

Povrat investicije u fotonaponski sustav instaliran u Zagrebu naknada za isporučenu električnu energiju u elektroenergetsku mrežu:

Pro

Vrijeme otplate fotonaponskog a: 262 500,00 / 42 990,98 = 6,1 godina

*ci sustava) instalirane snage do ukljuUgovor o otkupu električne energije sklapa se na razdoblje od 12 godina.

Godišnja11 398 kWh × 3,7718 kn/kWh* = 42 990,98 kuna

cjena ukupne investicije: 262 500,00 kuna (3 500,00 €/kW)

sustav

jena električne energije iz sunčane elektrane (fotonaponskogačivo 10 kW u 2010. godini

Ljubomir Majdandžić: Fotonaponski sustavi [Priručnik] 41

Page 46: Ljubomir Majdancic Handbook Fotonapon

Pov sustav instaliran u Zadru nada za isporučenu električnu energiju u elektroenergetsku mrežu:

trične energije iz sunčane elektrane (fotonaponskoga sustava) instalirane snage do

262 500,00 / 53 974,46 = 4,8 godina snage do

Ugovor o otku e b

Napomena: Ovo vrijeme otplate vrijedi u slučaju da su uložena vlastita financijska sredstva, a ako su sredstva dobivena od banke, vrije otonaponskog sustava u tom aju kreće se i 12 g visno o dog im kamatama

rat investicije u fotonaponski Godišnja nak

13 811 kWh × 3,7718 kn/kWh* = 52 092,33 kuna Procjena ukupne investicije:

262 500,00 kuna (3500,00 €/kW) Vrijeme otplate fotonaponskog sustava:

262 500,00 / 52 092,33 = 5 godina *cijena elekuključivo 10 kW u 2010. godini Ugovor o otkupu električne energije sklapa se na razdoblje od 12 godina.

Povrat investicije u fotonaponski sustav instaliran u Splitu Godišnja naknada za isporučenu električnu energiju u elektroenergetsku mrežu:

14 310 kWh × 3,7718 kn/kWh* = 53 974,46 kuna Procjena ukupne investicije:

262 500,00 kuna (3 500,00 €/kW) Vrijeme otplate fotonaponskog sustava:

*cijena električne energije iz sunčane elektrane (fotonaponskoga sustava) instaliraneukljičivo 10 kW u 2010. godini

pu električne energij sklapa se na razdo lje od 12 godina.

me otplate fovoren

sluč zmeđu 8 iodina, o .

Implementacija novih kurikuluma: Povećanje znanja i informacija o obnovljivim izvorima energije42

Page 47: Ljubomir Majdancic Handbook Fotonapon

Dodatak

lici Hrvatskoj

Sre vne plohe ukupnim sunčevim zračenjem

Karte ozračenosti vodoravne plohe ukupnim sunčevim zračenjem u Repub

dnja godišnja ozračenost vodora

Ljubomir Majdandžić: Fotonaponski sustavi [Priručnik] 43

Page 48: Ljubomir Majdancic Handbook Fotonapon

vna ozračenost vodoravne plohe ukupnim sunčevim zračenjem u siječnju Srednja dne

Srednja dnevna ozračenost vodoravne plohe ukupnim sunčevim zračenje u veljači

Implementacija novih kurikuluma: Povećanje znanja i informacija o obnovljivim izvorima energije44

Page 49: Ljubomir Majdancic Handbook Fotonapon

Srednja dnevna ozračenost vodoravne plohe ukupnim sunčevim zračenjem u ožujku

S rednja dnevna ozračenost vodoravne plohe ukupnim sunčevim zračenjem u travnju

Ljubomir Majdandžić: Fotonaponski sustavi [Priručnik] 45

Page 50: Ljubomir Majdancic Handbook Fotonapon

Srednja dnevna ozračenost vodoravne plohe ukupnim sunčevim zračenjem u svibnju

Srednja dnevna ozračenost vodoravne plohe ukupnim sunčevim zračenjem u lipnju

Implementacija novih kurikuluma: Povećanje znanja i informacija o obnovljivim izvorima energije46

Page 51: Ljubomir Majdancic Handbook Fotonapon

Srednja dnevna ozračenost vodoravne plohe ukupnim sunčevim zračenjem u srpnju

S rednja dnevna ozračenost vodoravne plohe ukupnim sunčevim zračenjem u kolovozu

Ljubomir Majdandžić: Fotonaponski sustavi [Priručnik] 47

Page 52: Ljubomir Majdancic Handbook Fotonapon

Srednja dnevna ozračenost vodoravne plohe ukupnim sunčevim zračenjem u rujnu

Srednja dnevna ozračenost vodoravne plohe ukupnim sunčevim zračenjem u listopadu

Implementacija novih kurikuluma: Povećanje znanja i informacija o obnovljivim izvorima energije48

Page 53: Ljubomir Majdancic Handbook Fotonapon

Sr ednja dnevna ozračenost vodoravne plohe ukupnim sunčevim zračenjem u studenom

Srednja dnevna ozračenost vodoravne plohe ukupnim sunčevim zračenjem u prosincu

Ljubomir Majdandžić: Fotonaponski sustavi [Priručnik] 49

Page 54: Ljubomir Majdancic Handbook Fotonapon
Page 55: Ljubomir Majdancic Handbook Fotonapon

IPA Komponenta IV – Razvoj ljudskih potencijala Program Europske unije za Hrvatsku Instrument pretpristupne pomoći – Obnovljivi izvori energije

Project financed by the European UnionIMPLEMENTATION OF NEW CURRICULA: Increasing knowledge and information on Renewables

Projekt je financiran sredstvima Europske unijeIMPLEMENTACIJA NOVIH KURIKULUMA: Povećanje znanja i informacija o obnovljivim izvorima energije

Provedbeno tijelo: Agencija za strukovno obrazovanje i obrazovanje odraslih, Odjel DEFCO

Nositelj projekta: Srednja škola Oroslavje

Partneri na projektu: Tehnička škola Ruđera Boškovića u Zagrebu Grad Oroslavje

Stručni suradnici: Darko Cobović, dipl. ing. Goran Nuskern, dipl. ing.

Autor:Doc. dr. sc. Ljubomir Majdandžić, dipl. ing. HSUSE – Hrvatska stručna udruga za sunčevu energiju

Izdavač: Tehnička škola Ruđera Boškovića u Zagrebu Srednja škola Oroslavje

Tehnički urednik: Mario Lesar, graf. ing.

Dizajn i promocija: Culmena d.o.o.

Web adresa:www.ipa-oie.com

Page 56: Ljubomir Majdancic Handbook Fotonapon

Europska komisija izvršno je tijelo EU.

Više o projektu na www.ipa-oie.com

FOTONAPONSKI SUSTAVI

Instrument pretpristupne pomoći Obnovljivi izvori energije

Instrument pretpristupne pomoći (eng. Instrument for

Pre-Accession Assistance – IPA) pretpristupni je program

za razdoblje od 2007. do 2013. godine koji zamjenjuje

dosadašnje programe CARDS, Phare, ISPA i SAPARD.

Osnovni ciljevi ovog programa su pomoć u izgradnji

institucija i vladavine prava, ljudskih prava, uključujući

i temeljna prava, prava manjina, jednakost spolova i

nediskriminaciju, administrativne i ekonomske reforme,

ekonomski i društveni razvoj, pomirenje i rekonstrukciju

te regionalnu i prekograničnu suradnju.

IPA Komponenta IV Razvoj ljudskih potencijala

doprinosi jačanju gospodarske i socijalne kohezije, te

prioritetima Europske strategije zapošljavanja u području

zapošljavanja, obrazovanja, stručnog osposobljavanja i

socijalnog uključivanja.

Europsku uniju čini 27 zemalja članica koje su odlučile

postupno povezivati svoja znanja, resurse i sudbine.

Zajednički su, tijekom razdoblja proširenja u trajanju

od 50 godina, izgradile zonu stabilnosti, demokracije

i održivog razvoja, zadržavajući pritom kulturalnu

raznolikost, toleranciju i osobne slobode. Europska

unija posvećena je dijeljenju svojih postignuća i svojih

vrijednosti sa zemljama i narodima izvan svojih granica.

Priručnik

Ovaj projekt financiran je od Europske unije

Ova publikacija izrađena je uz pomoć Europske unije. Za sadržaj ove publikacije odgovorna je Srednja škola Oroslavje i ne odražava stavove Europske unije.

Ljubomir Majdandžić